Los objetos interestelares ‘Oumuamua y Borisov pueden ofrecer pistas sobre los exoplanetas

El 17 y 18 de octubre de 2017, un objeto inusual atravesó a toda velocidad el campo de visión de un gran telescopio situado cerca de la cima de un volcán en la isla hawaiana de Maui. El telescopio Pan-STARRS1 fue diseñado para observar el cielo en busca de eventos transitorios, como el sobrevuelo de asteroides o cometas. Pero este caso era diferente: el objeto no estaba ligado gravitatoriamente al Sol ni a ningún otro cuerpo celeste. Había llegado desde otro lugar.

El misterioso objeto fue el primer visitante del espacio interestelar observado en su paso por el sistema solar. Los astrónomos lo llamaron 1I/‘Oumuamua, tomando prestada una palabra hawaiana que se traduce aproximadamente como “mensajero de lejos que llega primero”. Dos años más tarde, en agosto de 2019, el astrónomo aficionado Gennadiy Borisov descubrió el único otro intruso interestelar conocido, ahora llamado 2I/Borisov, utilizando un telescopio construido por él mismo en el observatorio MARGO en Nauchnij, Crimea.

Mientras que los asteroides y cometas típicos del sistema solar orbitan alrededor del Sol, ‘Oumuamua y Borisov son nómadas celestes que pasan la mayor parte del tiempo vagando por el espacio interestelar. La existencia de estos intrusos en el sistema solar era una hipótesis, pero los científicos esperaban que fueran raros. “Nunca pensé que veríamos uno”, afirma la astrofísica Susanne Pfalzner, del Centro de Supercomputación de Jülich, en Alemania. Al menos, no durante su vida.

Con estos dos descubrimientos, los científicos sospechan ahora que los intrusos interestelares son mucho más comunes. Ahora mismo, solo en la órbita de Neptuno, podría haber unos 10.000 objetos interestelares del tamaño de ‘Oumuamua, estima el científico planetario David Jewitt, de la UCLA, coautor de una revisión del conocimiento actual de los intrusos interestelares en el Annual Review of Astronomy and Astrophysics de 2023.

Los investigadores se afanan en responder a preguntas básicas sobre estos objetos extraterrestres, como de dónde proceden y cómo acaban vagando por la galaxia. Los intrusos también podrían proporcionar una nueva forma de sondear las características de sistemas planetarios lejanos.

Pero primero, los astrónomos necesitan encontrar más.

“De momento vamos un poco retrasados”, dice Jewitt. “Pero esperamos ver más”.

Orígenes alienígenas

Al menos desde principios del siglo XVIII, los astrónomos han considerado la posibilidad de que existan objetos interestelares. Más recientemente, con modelos informáticos, se ha demostrado que el sistema solar envió hace mucho tiempo su propia población de cuerpos más pequeños a los vacíos del espacio interestelar debido a las interacciones gravitatorias con los planetas gigantes.

Los científicos esperaban que la mayoría de los intrusos fueran exocometas compuestos de materiales helados. Borisov se ajustaba a este perfil: tenía una cola formada por gases y polvo creados por hielos que se evaporaron durante su paso cercano al Sol. Esto sugiere que se originó en la región exterior de un sistema planetario donde las temperaturas eran lo suficientemente frías como para que gases, como el monóxido de carbono, se congelaran en sus rocas. En algún momento, algo arrojó a Borisov, de aproximadamente un kilómetro de diámetro, fuera de su sistema.

Uno de los posibles culpables es un sobrevuelo estelar. Según un estudio reciente dirigido por Pfalzner, la gravedad de una estrella que pasa puede expulsar cuerpos más pequeños, conocidos como planetesimales, de los confines de un sistema. Un planeta gigante también podría expulsar un objeto de las regiones exteriores de un sistema planetario, si un asteroide o un cometa se acerca lo suficiente como para que el tirón gravitatorio del planeta acelere el cuerpo más pequeño lo suficiente como para que escape del dominio de su estrella. Los acercamientos también pueden producirse cuando los planetas migran a través de sus sistemas planetarios, como se cree que hizo Neptuno en los inicios del sistema solar.

‘Oumuamua, en cambio, no es lo que los científicos esperaban. Las observaciones sugieren que es bastante alargado —quizás 240 metros de largo y tan estrecho como 40 metros—. Y, a diferencia de Borisov, no muestra actividad de gas o polvo, lo que plantea la posibilidad de que se originara más cerca de su estrella, donde hacía demasiado calor para que se formaran hielos. Si este fuera el caso, un sobrevuelo estelar o un planeta gigante probablemente no habrían sido capaces de sacar el objeto de su sistema. En su lugar, podría haber sido expulsado durante la agonía de su estrella: las pulsaciones de gas de una estrella moribunda podrían empujar planetas y planetesimales hacia el exterior, desestabilizando sus órbitas lo suficiente como para enviar a algunos de ellos volando al espacio interestelar.

Sin embargo, es posible que ‘Oumuamua se formara en los fríos confines de su sistema y que, al acercarse al Sol, desarrollara una cola de gas que no fue detectada por los telescopios. Una pista es que el objeto se aceleró más de lo que cabría esperar solo por la gravedad del sistema solar. Un estudio reciente sugiere que tal aceleración podría deberse a pequeñas cantidades de desgasificación de hidrógeno que los telescopios no detectaron. Según otro estudio, varios asteroides de nuestro sistema solar podrían haber recibido un impulso similar de la desgasificación de vapor de agua. Las futuras observaciones del telescopio espacial James Webb y de la misión Hayabusa2 Extended de la JAXA (que se reunirá con uno de estos asteroides del sistema solar, conocidos como “cometas oscuros”, en 2031) podrían detectar bajos niveles de desgasificación.

“Tendremos que esperar y ver, pero podrían ser análogos de ‘Oumuamua”, dice el científico planetario Darryl Seligman, de la Universidad de Cornell, coautor con Jewitt de la revisión de los intrusos interestelares.

En busca de nómadas

Más datos, procedentes de más intrusos, podrían ayudar a resolver algunas de estas cuestiones. Para reunir estos datos, los científicos necesitarán mejores probabilidades de detectar los objetos cuando atraviesen el sistema solar. “Si Pan-STARRS1 no hubiera observado donde nosotros lo hicimos aquella noche, es probable que ‘Oumuamua nunca se hubiera encontrado”, afirma el astrónomo Robert Weryk, quien fue profesor de la Universidad de Hawái y el descubridor del intruso en los datos del telescopio.

Se espera que el próximo Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Vera C. Rubin aumente las posibilidades de que los astrónomos encuentren estos veloces objetos. A partir de 2025, el telescopio del observatorio tomará imágenes de todo el cielo austral visible cada tantas noches, y su espejo primario tiene un diámetro casi siete metros más largo que Pan-STARRS1, lo que le permitirá ver objetos más débiles y lejanos. Una vez detectados, los telescopios terrestres y espaciales tomarán imágenes de ellos para determinar de qué están hechos. Y si se descubre un objetivo alcanzable, el Interceptor de Cometas de la Agencia Espacial Europea y la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial, cuyo lanzamiento está previsto para 2029, podría ser redirigido para obtener imágenes del visitante de cerca.

Con el tiempo, los astrónomos esperan crear un catálogo de objetos interestelares similar al inventario de exoplanetas, que ha superado las 5.500 entradas desde el primer descubrimiento en 1992. Ese futuro inventario podría ayudar a los investigadores a responder a la vieja pregunta de cuán típicos son la Tierra y el sistema solar. La composición de una amplia muestra de objetos interestelares podría dar pistas sobre la composición de los objetos de los sistemas exoplanetarios, incluidos los que podrían albergar vida.

“Los planetesimales son los componentes básicos de los exoplanetas”, afirma la astrónoma Meredith Hughes, de la Universidad Wesleyan de Middletown, en Connecticut. Esto significa que “pueden proporcionar información sobre la diversidad de entornos, incluidos los que podrían ser habitables”.

Ahora, ‘Oumuamua se encuentra más allá de la órbita de Neptuno, y el cometa Borisov casi a la misma distancia. Continuarán su viaje de regreso al espacio interestelar, donde nadie sabe qué ocurrirá después. Tal vez pasen una eternidad vagando por los vastos vacíos del espacio, o tal vez sean capturados por una estrella. O podrían colapsar en un disco de gas y polvo en evolución en un nuevo sistema planetario y comenzar de nuevo su viaje.

Los astrónomos calculan que podría haber más objetos interestelares en la Vía Láctea que estrellas en el universo observable. Encontrar más de ellos ofrecerá una nueva forma de sondear los misterios del cosmos.

“Lo realmente genial”, dice Pfalzner, “es que los objetos interestelares vienen a nosotros”.

Artículo traducido por Debbie Ponchner