Francis en ¡Eureka!: El asteroide Apofis no colisionará con la Tierra en el siglo XXI

Dibujo20130113 asteroid 99942 Apophis - Herschel - ESA

El audio de ayer de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero lo puedes escuchar siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción con algunos detalles técnicos y enlaces web.

El asteroide Apofis ha sido noticia esta semana. La NASA ha dicho que el “asteroide asesino” como se le llamó en 2004, no colisionará con la Tierra en 2036. El riesgo de colisión es muy pequeño. ¿Puede colisionar Apofis contra la Tierra en este siglo? Con los datos conocidos a día de hoy solo podemos dar una probabilidad de impacto aproximada. El asteroide 99.942, Apofis, tiene una trayectoria que le hará pasar cerca de la Tierra 16 veces en el siglo XXI (19 hasta 2105), pero la probabilidad de colisión que ha calculado la NASA es muy baja en todas ellas. El 29 de diciembre de 2012, Apofis pasó “cerca” de la Tierra, a unos 14,5 millones de kilómetros, una décima parte de la distancia entre la Tierra y el Sol. Gracias a las nuevas observaciones de varios telescopios se ha reducido la probabilidad de impacto el 13 de abril de 2036 a solamente 1 entre 11 millones, una probabilidad de riesgo muy pequeña. Por tanto podemos asegurar que no habrá impacto en 2036. Durante todo el siglo XXI, la probabilidad de impacto mayor, calculada a día de hoy, es para el acercamiento a la Tierra del 12 de marzo de 2068 cuya probabilidad de impacto será de 1 entre 189.000 (también bastante pequeña y esta probabilidad se espera que bajará más en futuras observaciones). El riesgo de colisión en el siglo XXI es muy, muy bajo. Los interesados pueden consultar una página web de la NASA para conocer el riesgo de impacto en detalle: NASA Near Earth Object Program – Impact Risk Table99942 Apophis (2004 MN4) Earth Impact Risk.

¿Cómo se ha calculado el nuevo valor de la probabilidad de impacto? El nuevo cálculo de la probabilidad de impacto contra la Tierra de Apofis se ha obtenido tras analizar 444 observaciones ópticas desde 2004, 2 observaciones de radar y 5 medidas de Doppler. Estimar la probabilidad de impacto de un asteroide requiere conocer en detalle el tamaño, la forma tridimensional, la composición de los materiales de los que está hecho y lo más importante, si está rotando sobre cierto eje. Apofis es un asteroide tan pequeño que determinar si está rotando y cómo está rotando es muy difícil con observaciones desde la Tierra. Tenemos que enviar una sonda espacial para observarlo desde cerca. La ESA (Agencia Europea del Espacio) tiene en fase de planificación una misión llamada Don Quijote que enviará hacia Apofis una sonda orbital llamada Sancho y una sonda de impacto llamada Hidalgo. Sancho nos permitirá conocer las propiedades de Apofis con gran precisión y podremos estimar mucho mejor cuando podría impactar contra la Tierra, si es que lo hará algún día. La misión Don Quijote todavía no tiene fecha de lanzamiento, pero se espera que sea en 2015 o en 2016.

¿No hay ningún observatorio o telescopio espacial capaz de medir estas propiedades antes del lanzamiento de Don Quijote, por ejemplo el telescopio espacial Hubble? Los asteroides pequeños como Apofis son tan pequeños que el telescopio espacial Hubble, que está en órbita a solo 593 km de la superficie de la Tierra, no es capaz de verlos con suficiente detalle. Otros observatorios espaciales más lejanos también más posibilidades cuando están cerca del asteroide. Esta semana se ha publicado que el observatorio espacial Herschel de la ESA que está en el punto de Lagrange L2 (a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra) ha podido observar a Apofis. Gracias a Herschel se ha descubierto que Apofis es más grande de lo que se pensaba. Su diámetro es de 325  metros (con un error de 15 metros, es decir, entre 305 y 340 metros). El valor anterior era de 270 metros de diámetro pero con un error grande, de unos 60 metros, es decir, entre 210 y 330 metros. El aumento del 20% en el diámetro se traduce en un aumento del 75% en el volumen y masa del asteroide, luego implica una mayor capacidad destructiva en caso de impacto. Pero la clave es conocer la forma tridimensional y sobre todo cómo rota el asteroide Apofis y para saberlo habrá que esperar a la misión Don Quijote de la ESA.

¿Por qué es necesario saber si el satélite Apofis rota sobre su eje para estimar con detalle su trayectoria futura? Las órbitas de los objetos pequeños en el Sistema Solar que están en rotación sobre algún eje se modifican por el llamado efecto de Yarkovsky, el efecto del cambio entre el “día” (la cara iluminada) y la “noche” (la cara en sombra). La superficie iluminada está más caliente por la “tarde” y en las primeras horas de la “noche”, que durante la “mañana” o en plena “noche”. El resultado es que la cara del “anochecer” irradia más calor que la cara del “amanecer”, generando una fuerza en virtud de la presión de radiación en dirección opuesta a la cara del “amanecer”. Este empuje modifica la órbita poco a poco, por lo que estimar la trayectoria de asteroides como Apofis más allá de un siglo es casi imposible sin conocer en detalle su forma tridimensional y su velocidad de rotación. La única manera de estimar la magnitud del efecto de Yarkovsky es estudiar la trayectoria del satélite con muchas observaciones comparando la posición observada con las estimaciones teóricas utilizando ordenadores. Aún así estas estimaciones requieren muchas observaciones, por ello conforme pasa el tiempo las probabilidades de impacto se calculan con mayor precisión.

¿Cuál es el asteroide conocido con mayor riesgo de impacto en este siglo? Se conocen unos 8800 asteroides cercanos a la Tierra (NEA) pero solo unos 1300 capaz de chocar con nuestro planeta algún día. Se sabe que tiene que haber muchos más (las estimaciones del telescopio espacial WISE de la NASA apuntan a unos 21000 NEA con un tamaño superior a los cien metros). Con los datos disponibles, a día de hoy, hay dos asteroides calificados con nivel 1 en la Escala de Turín en la Relación de Objetos de Riesgo Cercanos a la Tierra. Un asteroide descubierto en 2007 llamado VK184 que podría impactar con la Tierra en junio de 2048 con una probabilidad de 1 entre 1800 según la NASA (más detalles en la web de la NASA). Y el asteroide descubierto en 2011 llamado 2011 AG5 que pasará muy cerca de la Tierra en febrero de 2040 y tiene una probabilidad menor del 1% (más detalles en el blog de Daniel Marín). Ambos son más pequeños que Apofis, con menos de 140 metros de diámetro. Nuevas observaciones refinarán sus parámetros orbitales y nos permitirán estimar mejor su riesgo. Por ejemplo, 2011 AG5 se encuentra demasiado cerca del Sol visto desde la Tierra y hasta otoño de 2013 no habrá condiciones de visibilidad que permitan nuevas observaciones. Por ahora, todo indica que durante el siglo XXI no habrá ningún impacto catastrófico de ningún asteroide cercano a la Tierra.

Lo dicho, si te apetece escuchar el audio de ayer sigue este enlace.

Nota dominical: La historia de la búsqueda del bosón de Higgs

Dibujo20130113 ALEPH Collab - Higgs search - 1989-1990

¿Cuándo empezó la búsqueda del bosón de Higgs? A veces se dice que empezó en 1964, otras que tras la “Revolución de Noviembre” en 1974, pero antes del descubrimiento de los bosones Z y W en 1983 era imposible buscar el Higgs. La búsqueda empezó en 1989 en el colisionador electrón-positrón LEP (Large Electron-Positron collider), el antecesor del LHC en el CERN. El primer artículo con resultados de exclusión para el Higgs está fechado el 1 de diciembre de 1989 y fue publicado por la Colaboración ALEPH (Apparatus for LEP PHysics) en Physics Letters B el 15 de febrero de 1990 [1]. El canal de búsqueda utilizado era la desintegración  Z→Z*H, es decir, la desintegración de bosones Z en hadrones (sobre todo pares bottom-antibottom). En este primer artículo, tras analizar 11.500 bosones Z se excluyó el rango de masas para el Higgs desde 32 MeV/c² hasta 15 GeV/c² al 95% C.L. Un segundo artículo [2], enviado el 31 de enero de 1990, utilizando 25.000 sucesos del mismo tipo, excluyó también el rango entre 11 y 24 GeV/c² al 95% C.L.

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