Francis en #rosavientos: El meteoro de Cheliábinsk, el asteroide con seis colas y las exotierras de Kepler

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Ya puedes oír el audio de mi sección Eureka, en La Rosa de los Vientos, de Onda Cero, siguiendo este enlace. Como siempre una transcripción libre y algunos enlaces.

Esta semana se han publicado nuevos datos sobre el meteoro que cayó en Rusia el pasado 15 de febrero en Cheliábinsk. ¿Qué novedades hay sobre este meteoro? Ya comenté en su momento en Eureka los datos iniciales sobre su trayectoria y la estimación mediante infrasonidos de su masa. Estos datos preliminares han sido revisados esta semana por dos artículos publicados en Nature y un artículo publicado en Science. El meteoro que impactó en Cheliábinsk tenía una masa entre 12.000 y 13.000 toneladas métricas, casi el doble de lo que se estimó en su momento, impactó en la parte superior de la atmósfera a una velocidad de unos 19 km/s, más de 50 veces la velocidad del sonido en esa región de la atmósfera, liberando una energía de unos 500 kilotones de TNT, que por fortuna fue, en gran parte, absorbida por la atmósfera (lo que minimizó los daños, aunque llevó al hospital por lesiones leves a 1.200 personas).

Desde el impacto de Tunguska en 1908, la Tierra no había sido testigo una colisión espacial tan destructiva. El meteoro se fracturó en miles de pedazos a una altura entre 30 y 45 km  El 75% de la masa del asteroide se vaporizó, mientras que el resto se convirtió en polvo. Sólo el 0,05% (unas 4 o 6 toneladas) sobrevivió a la explosión y cayó al suelo en forma de meteoritos. Sólo se han encontrado unos pocos meteoritos en tierra, el mayor de los cuales, con 600 kg de masa, formó un agujero circular en el hielo de la superficie del lago Chebarkul, a 60 km al suroeste de Cheliábinsk y acabó en el fondo del lago desde donde ha sido recuperado para su estudio. Los nuevos análisis de todos los datos recabados sobre este meteoro nos dan mucha información sobre este tipo de sucesos y nos permite estimar la probabilidad de futuros sucesos similares.

Más información en este blog en “Los últimos datos sobre el meteoro de Chelyabinsk,” LCMF, 7 Nov 2013. Los tres artículos técnicos son Jiří Borovička et al., “The trajectory, structure and origin of the Chelyabinsk asteroidal impactor,” Nature, AOP, 06 Nov 2013; P. G. Brown et al., “A 500-kiloton airburst over Chelyabinsk and an enhanced hazard from small impactors,” Nature, AOP 06 Nov 2013; y Olga P. Popova et al., “Chelyabinsk Airburst, Damage Assessment, Meteorite Recovery, and Characterization,” Science, AOP 07 Nov 2013 [DOI].

En español te recomiendo leer a Alicia Rivera, “El superbólido ruso alcanzó un brillo aparente de 30 veces el Sol,” El País, 6 Nov 2013, Teresa Guerrero, “El riesgo de meteoritos peligrosos es 10 veces más alto de lo que se creía,” El Mundo, 7 Nov 2013, José Manuel Nieves, “La otra mitad del meteorito de Chelyabinsk está aún ahí arriba,” ABC, 6 Nov 2013, y “El asteroide que explotó sobre los cielos rusos mandó a más de 1.200 personas al hospital,” Agencia SINC, 7 Nov 2013.

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Por qué se tituló “Dinámica de un asteroide” la obra del profesor James Moriarty en una novela de Sherlock Holmes

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Sherlock Holmes califica la obra ficticia “Dinámica de un asteroide” del profesor James Moriarty con elogiosas palabras de admiración: “esta obra asciende a tales alturas técnicas en matemáticas puras que se dice que no hay científico en el mundo capaz de criticarla.” Según Alejandro Jenkins, el título fue elegido por Sir Arthur Conan Doyle como referencia a un panfleto satírico repartido en 1865 en la Universidad de Oxford por Lewis Carroll (autor de “Alicia en el país de las maravillas”) titulado “The Dynamics of a Parti-cle.” Este panfleto de sátira política aprovechaba que en inglés “partido político” se dice “party” para hacer un juego de palabras con “parti-cle” (con guión explícito en el original). El panfleto tenía por objeto criticar a William Gladstone que se presentaba para su reelección en el “rectorado” (“Parliament”) de dicha Universidad. Carroll hacía un juego de palabras en el título con un texto científico (en la Inglaterra victoriana había muchos libros de texto titulados “Dinámica de una partícula,” destacando el famoso texto escrito para la Universidad de Cambridge por Peter Guthrie Tait y William J. Steele en 1856, que fue reimpreso 7 veces). La nueva hipótesis sobre el título contradice la propuesta de Isaac Asimov, según la cual el título aludía al movimiento de un asteroide genérico porque alrededor de 1875 (cuando se supone que lo escribió Moriarty) había mucho interés científico en este tema. Hay otras hipótesis, pero la nueva me parece muy sugerente, muy al estilo del genial Sir Arthur Conan Doyle. Más información en Alejandro Jenkins, “On the Title of Moriarty’s Dynamics of an Asteroid,” arXiv:1302.5855, 23 Feb. 2013.

PS: Gracias a un tuit de @ComandanteVimes me entero que “Asimov nunca pensó que el título se refiriera a un asteroide genérico. Lo desarrolla aquí.”

Por lo que parece, Asimov en “El Crimen Definitivo” propone que el tratado de Moriarty se refería al problema de los tres cuerpos (problema no integrable, que no posee solución analítica y presenta estocasticidad o caos hamiltoniano). Aun así, hay que tener cuidado, porque el problema del asteroide sujeto a las fuerzas del Sol y Júpiter es prácticamente plano, luego es un problema de tres cuerpos “degenerado” y las dificultades matemáticas del problema general se diluyen. Permíteme un extracto de “El Crimen Definitivo” de Asimov.

“En la novela El valle del miedo, Holmes menciona que Moriarty ha escrito una tesis titulada La dinámica de un asteroide, saturada de elementos matemáticos tan excéntricos y complejos que no había un solo científico europeo capaz de discutir el asunto. (…) Los teóricos se interesan en el problema de tres cuerpos y si Moriarty era un poderoso matemático, entonces justamente sobre eso debe de versar el tratado. (…) Hacia 1866, o algo así (estoy casi seguro que fue en 1866), descubrió el motivo. Cualquier asteroide cuya órbita pasara por esos huecos se habría movido alrededor del sol en un período igual a una fracción simple del período de Júpiter. (…) Un asteroide, cada dos o tres revoluciones, pasa a Júpiter bajo las mismas condiciones relativas de posición. La atracción de Júpiter es en una dirección particular cada vez, siempre la misma, ya sea hacia adelante o hacia atrás, y el efecto se acumula.” 

Medidas de radar del asteroide 2012 DA14 mostrando su rotación

Este vídeo de la NASA muestra la rotación propia del asteroide 2012 DA14 gracias a medidas de radar realizadas por el Sistema de Radar Goldstone de la NASA entre el 15 y el 16 de febrero. La resolución alcanzada fue de 4 metros por píxel, pero se ve perfectamente cómo rota el asteroide con un periodo de unas 8 horas. Conocer en detalle esta rotación es fundamental para predecir su trayectoria futura (debido al efecto YORP, iniciales de Yarkovsky, O’Keefe, Radzievskii, y Paddack) y cuándo retornará a las cercanías de la Tierra.

Francis en ¡Eureka!: El meteoro que impactó en Rusia y el asteroide que pasó cerca de la Tierra

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El audio de la sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, ya está disponible. Si te apetece oírlo, sigue este enlace. Como siempre, una transcripción libre del audio.

El viernes coincidieron el paso de un asteroide cerca de nuestro planeta y el impacto de otro contra la Tierra en los montes Urales, en Rusia. ¿Hay alguna relación entre ambos hechos? No, aunque el viernes por la mañana algunos expertos no estaban seguros y algunos medios publicaron que podría haberla. Todas las dudas se despejaron tras la fotografía que obtuvieron los satélites Meteosat 9 y 10 que mostraba la estela del meteoroide al penetrar en la atmósfera. Se pudo reconstruir muy bien su dirección de entrada y su trayectoria. Al compararla con la del asteroide 2012 DA14, que estaba ya calculada, se observó que provenían de direcciones muy diferentes en el cielo. Si la Tierra fuera una persona que mirara al Sol, el meteoroide vino de cara y el asteroide pasó por la espalda. De hecho, a la hora del impacto estaban separados una distancia de casi medio millón de kilómetros. Además, el asteroide DA14 se mueve relativo a la Tierra a una velocidad de unos 28 000 km/h (7,8 km/s) mientras que el meteoro  se aproximó a más del doble de esa velocidad, unos 65 000 km/h (18 km/s).

¿Qué diferencia hay entre un asteroide, un meteoro, un meteoroide y un meteorito? Un asteroide es una roca que viaja por el espacio, tanto si su diámetro es de kilómetros o sólo unos pocos metros. Un meteoroide es un “asteroide” con menos de 50 metros de diámetro que esté en la vecindad de la Tierra. Cuando el asteroide o meteoroide impacta contra la Tierra y se quema en la atmósfera estamos ante un meteoro, también llamado bólido. Por último, si llegan a caer al suelo trozos del meteoro entonces se habla de meteoritos. Sin embargo, mucha gente habla de meteoroides y meteoritos como si fueran la misma cosa.

¿Por qué los astrónomos no vieron al asteroide (o meteoroide) que se acercaba hacia la Tierra? La razón fundamental es que este meteoroide que cayó  el pasado viernes en Rusia se dirigía hacia la Tierra desde la dirección en la que se encontraba el Sol, por lo que su luz nos cegó y no nos dejó ver su llegada con tiempo suficiente. Además, era un objeto muy pequeño, según la última estimación de la NASA, de unos 17 metros de diámetro, aunque pesaba unas 10 000 toneladas. Puede parecer mucho peso, pero suponiendo que su forma fuera esférica, las 10 000 toneladas corresponde a una densidad de 3,8 g/cm³ similar a la del mineral siderita (carbonato de hierro). Por último, en la actualidad no hay ningún satélite espacial dedicado en exclusiva a buscar este tipo de asteroides pequeños. Hay unos 20 000 con un diámetro superior a los cien metros pero sólo conocemos unos 5 000. Pero se han observado muy pocos con un diámetro menor de 100 metros. Esta es una de las asignaturas pendientes para el programa espacial de la NASA o de la ESA.

En los vídeos de youtube grabados por rusos en sus coches (suelen tener cámaras en el salpicadero para demostrar su inocencia ante las aseguradoras en los accidentes de tráfico) se veían una estela el cielo y luego un gran destello. ¿Cuál es la causa de la estela y el destello? La estela del meteoro o bólido está formada por partículas ricas en monóxido de hierro, dióxido de silicio y dióxido de azufre, que son sustancias incoloras. La estela visible se cree que proviene de la descomposición y posterior oxidación del mineral troilita (sulfuro de hierro), mientras que los destellos más brillantes están causados por la evaporación y oxidación del mineral camacita (aleación de hierro y níquel). El bólido caído en Rusia al penetrar en la atmósfera viajó por la atmósfera unos 32,5 segundos antes de estallar a una altura entre 14 y 20 km. El bólido se mueve a una velocidad supersónica, por lo que se calienta tanto que el material que lo forma se derrite (sufre una ablación) y se comporta como un líquido. La diferencia de presiones en la superficie provoca que se rompa en trozos (como una gota de agua que se rompe en gotitas) y explote. La energía liberada por el meteoro del viernes en su explosión fue equivalente a la de una explosión termonuclear de 500 kilotones (unas 40 bombas de Hiroshima, estimando una explosión de 12,5 kilotones), aunque por suerte tuvo lugar en la alta atmósfera (por encima de 14 km). Aún así, la onda expansiva rompió numerosos cristales en la zona y causó centenares de heridos por culpa de los cristales rotos. El meteoro se fragmentó en trozos pequeños, se cree que uno de ellos creó un agujero de unos 6 metros de diámetro en la cubierta helada del lago Chebarkul, a 50 km de la ciudad de Cheliábinsk, pero aún no se ha sido recuperado dicho fragmento.

Más información en el blog personal de Daniel Marín, “Impacto de un meteorito en Rusia.” También recomiendo leer a Victor R. Ruiz, “Asteroides con derecho a roce,” Naukas, 15 Feb 2013, y Daniel Marín (Eureka Blog), “¿Estamos indefensos ante los asteroides?,” Naukas, 16 Feb 2013.

¿Cuán frecuente es que impacten meteoros contra la Tierra? Todos los días, alrededor de cien toneladas de material interplanetario deriva hacia  la superficie de la Tierra. La mayoría son pequeñas partículas de polvo que han sido liberadas por los cometas cuando se forma su cola tras pasar cerca del Sol (las llamadas estrellas fugaces). Las partículas más grandes se originan como fragmentos de colisión de asteroides ocurridas hace miles de años. Se estima que colisiona con la Tierra un asteroide rocoso con más de 50 metros de diámetro una vez cada siglo (el último fue en Tunguska, Siberia, en 1908). Los asteroides más peligrosos, con más de un kilómetro de diámetro, colisionan con la Tierra una vez cada varios miles de años.

Cambiando de tema.  ¿Cómo fue la observación del paso cerca de la Tierra del asteroide 2012 DA14? Yo lo ví gracias al canal de televisión de la NASA, pero muchos aficionados a la astronomía decidieron verlo con sus propios telescopios. El asteroide no se ve en el mismo lugar del cielo en Málaga que en Madrid, por ejemplo, por lo que es fácil confundirlo con alguna estrella. El asteroide DA14 pasó a unos 27 700 km de distancia de la Tierra, como estaba previsto. Fue observado por muchos telescopios. Se tomaron medidas de su espectro que permitirán determinar su composición y medidas de radar que nos permitirán determinar su forma aproximada. Los resultados aún no han sido publicados. Lo más importante es saber a qué velocidad rota sobre eje, lo que permitirá estimar mejor su trayectoria futura. Los asteroides cercanos a la Tierra se dividen en dos categorías: Apolo y Atón. Los asteroides de tipo Apolo tienen una órbita más grande que la de la Tierra, cuya distancia mínima al Sol es mayor que 1 Unidad Astronómica (radio de la órbita terrestre). Los asteroides de tipo Atón tienen una órbita más pequeña que la de la Tierra. Tras su paso cercano con la Tierra, el asteroide 2012 DA14 que era de tipo Apolo, con un periodo de 368 días (tres días más que nuestro planeta), debido a la gravedad terrestre ha modificado su órbita y ha pasado a ser tipo Atón, con un periodo de 317 días. Volverá a pasar “cerca” de la Tierra (a casi 1 millón de km) el 15 de febrero de 2046.

Recomiendo ver “El mejor vídeo del paso del asteroide 2012 DA14,” Naukas, 17 Feb 2013, de Daniel López (El Cielo de Canarias) que ha sido seleccionado como fotografía astronómica del día, “Asteroid 2012 DA14 Passes the Earth,” APOD, Feb 17, 2013.

Algunos medios han bautizado al asteroide DA14 como el asteroide español, ¿quiénes lo descubrieron? El descubrimiento del asteroide fue realizado en febrero de 2012 por astrónomos del Observatorio Astronómico de Mallorca, que opera los telescopios robóticos de La Sagra (Granada). Se trata de tres telescopios modestos, de sólo 45 centímetros de diámetro. Los grandes proyectos de vigilancia de la NASA  utilizan telescopios de 1 metro de diámetro. La ventaja de los telescopios de La Sagra es que son rápidos y cubren grandes áreas del cielo. Descubrir asteroides antes que la NASA requiere ser inteligente con la estrategia de observación. Los españoles usan un software de detección de asteroides propio que es especialmente rápido y así descubrieron (automáticamente) el asteroide 2012 DA14 cuando se encontraba a 4 300 000 km de la Tierra.

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

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Estela del meteoro observada por Meteosat 9 (Fuente: ESA/EUMETSAT).

Ya conoces la noticia del día: Lutetia y científicos españoles son portada de Science

La sonda Rosetta, lanzada por la ESA (Agencia Europea del Espacio) en 2004, sobrevoló el 10 de julio de 2010 el asteroide Lutetia. Como nos cuentan en “El asteroide Lutetia podría ser un resto del nacimiento del sistema solar,” SINC, 27 oct. 2011, “las últimas imágenes del asteroide ‘21 Lutetia’ obtenidas desde la nave espacial Rosettarevelan que su origen podría estar en las primeras etapas de formación del sistema solar. El grupo internacional de expertos que lo estudia se ha basado en la compleja geología del asteroide, su densidad y sus cráteres, producto de múltiples colisiones, para obtener esta conclusión.” Además, “Uno de los tres estudios sobre el asteroide publicados en ‘Science’ cuenta con una importante participación española. Los científicos del Instituto de Astrofísica de Andalucía(IAA-CSIC) Pedro J. Gutiérrez, Luisa M. Lara, Julia de León, José-Juan López-Moreno, R. Rodrigo y Walter Sabolo son coautores de uno de los ‘papers’ que analizan la estructura y la composición de Lutetia,” como nos recuerdan Teresa Guerrero, “El asteroide Lutetia ofrece nuevas claves para entender el origen del Sistema Solar,” El Mundo, 27 oct. 2011.

Supongo que ya habrás leído la noticia, así que tengo poco que contarte al respecto (más de lo que ya hayas leído). Quizás debo destacar que una de las regiones de Lutetia ha sido bautizada como Baetica (en honor a nuestro país). Los tres artículos técnicos son H. Sierks et al., “Images of Asteroid 21 Lutetia: A Remnant Planetesimal from the Early Solar System,” Science 334: 487-490, 28 October 2011; M. Pätzold et al., “Asteroid 21 Lutetia: Low Mass, High Density,” Science 334: 491-492, 28 October 2011; y A. Coradini et al., “The Surface Composition and Temperature of Asteroid 21 Lutetia As Observed by Rosetta/VIRTIS,” Science 334: 492-494, 28 October 2011.