Sencilla explicación descarta que el cometa 'Oumuamua sea una nave

Un par de astrónomos de las universidades de Berkeley y Cornell han encontrado una explicación sorprendentemente sencilla para la extraña órbita del cometa 'Oumuamua, detectado en 2017.

Al se descrito, se determinó que este objeto aceleraba alejándose del Sol de una forma que los astrónomos no podían explicar. Este detalle, junto a que no tenía coma brillante ni cola de polvo, a su peculiar forma alargada y su pequeño tamaño, llevó a algunos a sugerir que se trataba de una nave espacial extraterrestre.

Los investigadores sostienen ahora que las misteriosas desviaciones del cometa de su trayectoria hiperbólica alrededor del Sol pueden explicarse por un sencillo mecanismo físico común a muchos cometas helados: la desgasificación de hidrógeno a medida que el cometa se calentaba bajo la luz solar, según publican en la revista 'Nature'.

Lo que diferenciaba a 'Oumuamua de cualquier otro cometa bien estudiado de nuestro sistema solar era su tamaño: Era tan pequeño que su desviación gravitatoria alrededor del Sol se vio ligeramente alterada por el pequeño empuje creado cuando el gas hidrógeno brotó del hielo.

La mayoría de los cometas son esencialmente bolas de nieve sucias que se acercan periódicamente al sol desde los confines de nuestro sistema solar. Al calentarse con la luz solar, un cometa expulsa agua y otras moléculas, produciendo un halo brillante o coma a su alrededor y, a menudo, colas de gas y polvo, que actúan como los propulsores de una nave espacial.

Cuando fue descubierto, 'Oumuamua no tenía ni coma ni cola y era demasiado pequeño y estaba demasiado lejos del Sol para captar suficiente energía como para expulsar mucha agua, lo que llevó a los astrónomos a especular a lo loco sobre su composición y lo que lo empujaba hacia el exterior.

Jennifer Bergner, profesora adjunta de Química de la Universidad de Berkeley, pensó que podría haber una explicación más sencilla. Planteó el tema a un colega, Darryl Seligman, ahora becario postdoctoral de la National Science Foundation en la Universidad de Cornell, y decidieron trabajar juntos para ponerla a prueba y comprobar si pudiera ser que el cometa emitiera hidrógeno al calentarse cuando entrara en el sistema solar y eso produjera la fuerza que se necesita para explicar la aceleración no gravitatoria.

Descubrió que las investigaciones experimentales publicadas desde 1970 demostraban que cuando el hielo recibe el impacto de partículas de alta energía similares a los rayos cósmicos, se produce abundante hidrógeno molecular (H2), que queda atrapado en el hielo. "Como 'Oumuamua era tan pequeño creemos que produjo la fuerza suficiente para impulsar esta aceleración", desvela.

Se cree que el cometa tenía un tamaño aproximado de 115 por 111 y por 19 metros pero los astrónomos no podían estar seguros del tamaño real porque era demasiado pequeño y distante para que los telescopios pudieran resolverlo.

"Lo bonito de la idea de Jenny es que es exactamente lo que debería ocurrir con los cometas interestelares --comenta Seligman--. Teníamos todas estas ideas estúpidas, como icebergs de hidrógeno y otras locuras, y es simplemente la explicación más genérica".

El 19 de octubre de 2017, en la isla de Maui, los astrónomos que utilizaban el telescopio Pan-STARRS1, operado por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái en Manoa, observaron por primera vez lo que pensaron que era un cometa o un asteroide.

Una vez que se dieron cuenta de que su órbita inclinada y su alta velocidad --87 kilómetros por segundo-- implicaban que procedía de fuera de nuestro sistema solar, le dieron el nombre de 1I/'Oumuamua (oh MOO-uh MOO-uh), que en hawaiano significa "un mensajero de lejos que llega primero". Fue el primer objeto interestelar, aparte de granos de polvo, jamás visto en nuestro sistema solar. En 2019 se descubrió un segundo, 2I/Borisov, aunque su aspecto y comportamiento eran más parecidos a los de un cometa típico.

A medida que más telescopios enfocaban a 'Oumuamua, los astrónomos pudieron trazar su órbita y determinar que ya había dado una vuelta alrededor del sol y se dirigía fuera del sistema solar.

Como su brillo cambiaba periódicamente por un factor de 12 y variaba asimétricamente, se supuso que era muy alargado y que giraba de extremo a extremo. Los astrónomos también observaron una ligera aceleración de alejamiento del Sol, mayor que la observada en los asteroides y más característica de los cometas.

Pero, a diferencia de lo que sucede con los cometas, los astrónomos no detectaron coma, moléculas desgasificadas ni polvo alrededor de 'Oumuamua. Además, los cálculos mostraron que la energía solar que incidía sobre el cometa era insuficiente para sublimar el agua o los compuestos orgánicos de su superficie y darle el impulso no gravitatorio observado. Sólo los gases hipervolátiles como el H2, el N2 o el monóxido de carbono (CO) podrían proporcionar una aceleración suficiente para coincidir con las observaciones, dada la energía solar entrante.

"Nunca habíamos visto un cometa en el sistema solar que no tuviera una coma de polvo. Así que la aceleración no gravitatoria era realmente extraña", reconoce Seligman.

Esto llevó a muchas especulaciones sobre qué moléculas volátiles podría haber en el cometa para causar la aceleración. Los astrónomos tuvieron que esforzarse para explicar qué condiciones podrían llevar a la formación de cuerpos sólidos de hidrógeno o nitrógeno, que nunca antes se habían observado.

Bergner pensó que la desgasificación del hidrógeno atrapado en el hielo podría ser suficiente para acelerar 'Oumuamua. Buscando en publicaciones anteriores, encontró muchos experimentos que demostraban que los electrones de alta energía, los protones y los átomos más pesados podían convertir el hielo de agua en hidrógeno molecular, y que la estructura esponjosa y de bola de nieve de un cometa podía atrapar el gas en burbujas dentro del hielo.

Los experimentos demostraron que, cuando se calienta, por ejemplo con el calor del sol, el hielo se recuece (pasa de una estructura amorfa a una cristalina) y fuerza la salida de las burbujas, liberando el hidrógeno gaseoso. Bergner y Seligman calcularon que el hielo de la superficie de un cometa podría emitir suficiente gas, ya sea en forma de haz colimado o de pulverización en abanico, para afectar a la órbita de un cometa pequeño como 'Oumuamua.

"La principal conclusión es que 'Oumuamua es un cometa interestelar estándar que acaba de experimentar un fuerte procesamiento --afirma Bergner--. Los modelos que hemos ejecutado son coherentes con lo que vemos en el sistema solar en cometas y asteroides. Así que, básicamente, se podría empezar con algo que se parece a un cometa y que este escenario funcione".

La idea también explica la ausencia de coma de polvo. "Incluso si hubiera polvo en la matriz de hielo, no se está sublimando el hielo, sólo se está reorganizando el hielo y luego dejando que se libere H2. Por lo tanto, el polvo ni siquiera va a salir", dijo Seligman.

Seligman señala que su conclusión sobre la fuente de la aceleración de 'Oumuamua debería cerrar la cuestión sobre el cometa. Desde 2017, él, Bergner y sus colegas han identificado otros seis cometas pequeños sin coma observable, pero con pequeñas aceleraciones no gravitacionales, lo que sugiere que tales cometas "oscuros" son comunes.

Uno de estos cometas oscuros, 1998 KY26, es el próximo objetivo de la misión japonesa Hayabusa2, que recientemente recogió muestras del asteroide Ryugu. Se pensaba que el 1998 KY26 era un asteroide hasta que en diciembre se identificó como un cometa oscuro.