Curiosidades sobre los astros, propuestas de observaciones sencillas, aspectos cotidianos pero poco conocidos, todo ello con un enfoque didáctico.

martes, 21 de mayo de 2019

Astros kamikazes


Hace hoy un año, el 21 de mayo de 2018, una extraña noticia apareció en numerosos medios de comunicación:
En realidad ya se había hablado algo de él en marzo de 2017, aunque no con tanta profusión.

Y dos meses después esta otra:




Se trata de dos pequeños astros de menos de 3 kilómetros que en cierta forma están relacionados con el planeta Júpiter, cuyos nombres son  S/2016 J 2  y  2015 BZ 509  aunque sus descubridores les han llamado familiarmente Valetudo y Bee-Zeb, y serán los protagonistas de este artículo.

En menor medida también citaré algunos otros astros que se mueven de una manera especial por lo que así mismo se podrían calificar de “kamikazes”.
En realidad tanto el satélite como el asteroide habían sido descubiertos unos años antes, como se puede deducir de sus nombres, pero en ese tiempo habían estado estudiándose sus extrañas características orbitales.

El término kamikaze se aplicaba a los pilotos suicidas japoneses que en la segunda guerra mundial, cargados de explosivos, se estrellaban contra objetivos enemigos.
Afortunadamente aquella época ya pasó y hoy se utiliza frecuentemente este término de kamikaze para los conductores “suicidas” que circulan en dirección contraria por una autopista. Se ha comprobado que la mayoría realmente no son suicidas, sino que entran por equivocación en el sentido contrario en la vía, y no pretenden ni matarse ni hacer daño a otros. Pero se les sigue llamando kamikazes, apelativo que se ha utilizado con los dos astros citados porque van en sentido contrario.

Todos los planetas y la mayoría de los asteroides del Sistema Solar giran en el mismo sentido alrededor del Sol porque nuestro sistema se formó a partir de una nube de gas y polvo en rotación. Por este motivo, los planetas y la mayor parte de los asteroides realizan el movimiento de traslación alrededor del Sol todos en el mismo sentido, llamado sentido prógrado. (Vistos desde el Norte en sentido contrario a las agujas del reloj)
A los que lo hacen en sentido contrario se les llama retrógrados.





También la mayoría de los grandes satélites se mueven en sentido prógrado, e incluso la rotación de casi todos ellos también es en ese sentido, aunque hay alguna excepción importante.                               

Satélite Valetudo
    
El pasado verano, concretamente el 17 de julio de 2018 se dio a conocer el descubrimiento de 12 nuevos satélites de Júpiter, con lo que su número se elevaba a 79. Esto no es infrecuente porque el gigante gaseoso posee numerosas lunas, algunas muy pequeñas, que de vez en cuando se van encontrando. Pero lo más curioso es que uno de ellos se mueve en sentido contrario, con el riesgo de que se produzca un choque con alguno de los otros satélites.

A este extraño astro le llamaron Valetudo (el nombre de la diosa romana de la salud y la higiene). Realmente había sido descubierto en 2016 por Scott S. Sheppard y su equipo desde el Observatorio Interamericano del Cerro Tololo (Chile), e inicialmente, como corresponde a las normas de nomenclatura previa oficial, se le llamó S/2016 J 2, tal como se ha dicho. La S porque es un satélite, luego el año de descubrimiento, la J de Júpiter y el 2 porque fue el segundo descubierto ese año.
Descubrimiento de S/2016 J 2. Un punto brillante que se desplaza sobre el fondo estelar .
En realidad ya se había hablado algo de él en marzo de 2017
De todas formas toda esta historia hay que puntualizarla: No sé si has oído el chiste del conductor borracho que se mete en la autopista en sentido contrario, y comenta extrañado “No se qué pasa hoy, que todos los coches están circulando al revés”; incluso es posible que haya ocurrido en la realidad. 
Pues esto mismo podría decir nuestro satélite, porque a pesar de los titulares de la noticia, los que se mueven en sentido retrógado son los otros.

De los 97 satélites de Júpiter, los 17 más cercanos al planeta, entre los que están todos los grandes, se mueven en sentido prógrado. Los 61 más lejanos (todos ellos muy pequeños, menores de 60 km y la mayoría menores de 5 km) lo hacen en sentido retrógrado. Pero entre éstos últimos ha aparecido nuestro Valetudo que se mueve en sentido prógrado al revés que sus vecinos. Esto se recoge en el siguiente gráfico esquemático.

Entre estos 12 nuevos, hay otros dos prógrados como Valetudo, pero están en la zona de los que se mueven como ellos. Desde luego, los titulares de las noticias engañan, como tantas otras veces.

La cuestión es incluso más discutible porque ordenados por distancia media a Júpiter, Valetudo es el satélite número 19, y el anterior (el 18, nombrado S / 2003 J 12) es el primer retrógrado. Con lo cual, si Valetudo hubiera sido descubierto antes que S / 2003 J 12, a éste le podrían haber llamado kamikaze porque es retrógado y está situado entre los prógrados (los 17 primeros por dentro y Valetudo por fuera)


Situación esquemática de las órbitas de los 35 satélites de Júpiter más cercanos al planeta suponiendo órbitas circulares y considerando su distancia media a Júpiter. Hay otros tantos más en la zona exterior, todos ellos retrógrados. Las distancias no están en proporción exacta, pero se mantiene aproximadamente el rango.

Los 8 primeros se mueven en el plano ecuatorial del planeta y sus órbitas son casi circulares y poco excéntricas, al contrario del resto, que debido a su gran excentricidad se cruzan y están bastante inclinadas.
Analizando objetivamente los satélites que se conocen actualmente y la situación de sus órbitas, podría decirse que tanto Valetudo como el del lugar 17 llamado Carpo, son kamikazes, porque si en algún sitio hay que poner en la autopista la mediana que los separa, sería entre el 16 y el 17 que es donde hay un gran espacio. 

Sin embargo también es cierto que debido a la gran excentricidad de Valetudo (0.22) y algunos de los otros, éste se cruza con las órbitas de numerosos satélítes retrógrados exteriores, lo mismo que Carpo. 
Análogamente S/2003 J 12 (el primer retrógrado, que tiene una órbita exageradamente excéntrica: e=0.44) se cruza con unos cuantos prógrados más interiores a pesar de la gran diferencia de su distancia media a Júpiter, y ese sería el verdadero kamikaze.

Por ello el gráfico anterior es solo orientativo de la situación y en realidad debería estar repleto de cruces de líneas, algo así como este otro, y muchos satélites podrían considerarse kamikazes porque su órbita se cruza con las de otros que van en sentido contrario. 


Órbitas de los satélites de Júpiter considerando también la excentricidad. Se han remarcado con trazo grueso las de Valetudo y sus dos vecinos interiores.

Incluso muchas de las órbitas de los que van en la misma dirección parecen cruzarse, y aunque siempre es más violento un choque frontal que otro por alcance, la situación no es tan peligrosa como parece si se tiene en cuenta que el espacio es enorme y los satélites diminutos.

De todas formas también hay que tener en cuenta que viajan en una autopista de tres dimensiones, a diferentes alturas, por lo que aunque en un gráfico en planta parezca que se cruzan, la inclinación de las órbitas lo impide.

Los 8 primeros satélites tienen órbitas situadas en el plano del ecuador, tal como se ha dicho, y el resto presenta una inclinación que ronda los 30º (150º los retrógrados) 

Se especula con que Valetudo pudo formar parte de un cuerpo más grande que se habría fragmentado en alguna colisión, y los expertos no le auguran un buen futuro porque probablemente acabará chocando con algún otro satélite, como suele ocurrir con los conductores “kamikazes”.

Como curiosidad se puede citar que estos últimos 12 satélites se descubrieron al intentar buscar el supuesto noveno planeta del Sistema Solar. En la zona del cielo que observaban estaba Júpiter, y encontraron lo que no esperaban.

Asteroide Bee-Zed
  
Aunque sus descubridores le pusieron ese curioso apelativo y la Unión Astronómica internacional suele tomarse un buen tiempo para otorgar un número y un nombre definitivo a los asteroides, seguramente por su particular movimiento a éste ya se lo han dado y oficialmente se llama  514107  Ka`epaoka`awela, nombre de origen hawaiano, que parece que están de moda, aunque a quienes tengan que citarlo por radio o televisión no les guste nada.

Para empezar hay que decir que tiene una órbita similar y cercana a la del planeta Júpiter. Este dato no aporta nada excepcional, porque se conocen más de 6000 asteroides que comparten su órbita con el gigante gaseoso: los llamados “troyanos” que se mueven a la par que el planeta en dos grupos, uno delante de él y otro detrás, a una distancia de 60º, cerca de los llamados puntos de estabilidad gravitatoria L3 y L4, de manera que no hay peligro de colisión.
Pero Bee-Zed (prefiero seguir usando el apelativo cariñoso que le pusieron sus descubridores que el oficial) se mueve en sentido contrario, por lo que cada 6 años (dos veces en cada órbita) se aproxima a Júpiter y teóricamente podría cruzar las pobladas nubes de asteroides troyanos con elevado riesgo de colisión.
Gráfico de las órbitas en perspectiva elaborado a partir de cneos.jpl.nasa.gov/orbits/ 
Pero ahí sigue, indemne. O es un asteroide cuya órbita ha sido modificada por la gravedad de Júpiter muy recientemente y todavía no ha tenido tiempo de estrellarse, o hay algún mecanismo que le proteja de un choque.

Pues si. Cada 6 años se aproxima a Júpiter en las posiciones A y B por fuera y por dentro respectivamente. No se acerca demasiado (más lejos de la distancia Tierra-Sol) pero suficiente como para que su órbita se modifique ligeramente por la atracción del 5º planeta, aumentando y disminuyendo su periodo de manera alternativa, de tal forma que media vuelta la recorre un poco más rápido que la otra media, y esos procesos hacen que se mantenga en resonancia 1:1 con Júpiter (tarda lo mismo que el planeta gigante en completar una traslación y en cada vuelta se repiten las posiciones relativas de ambos) y que su órbita sea segura al no acercarse demasiado.  
Puede decirse que es un asteroide coorbital de Júpiter y que interactúa de una manera parecida a los cuasisatélites de la Tierra de los que he hablado en varias ocasiones, aunque no igual. 
Se pueden encontrar estos cuasisatélites en "Las otras lunas" y en "Un asteroide muy especial"

BZ evita también a los asteroides troyanos gracias a la inclinación de su órbita y a que también con ellos las posiciones se repiten en cada vuelta porque todos ellos están sincronizados con Júpiter.

En el siguiente gráfico se representan las posiciones en los dos próximos acercamientos a Júpiter, en septiembre de 2019 y en julio de  2026

Representación en perfil y en planta de las posiciones de 514107 Ka`epaoka`awela y Júpiter en los próximos acercamientos. Grafico elaborado a partir de cneos.jpl.nasa.gov/orbits/
A pesar de su extraño comportamiento, varios años antes de descubrirse los astrónomos Helena Morais y Fathi Namouni ya supusieron la existencia de astros con estas características orbitales
.
No hay acuerdo en la comunidad astronómica sobre el origen de este extraño asteroide. Por su movimiento parece claro que es un objeto capturado por la gravedad de Júpiter, pero mientras algunos investigadores creen que esta captura habría ocurrido hace unos pocos millones de años, otros opinan que está ahí casi desde el origen del Sistema Solar.
Algunos piensan que podría ser un cometa capturado (muchos cometas tienen órbitas retrógradas), o incluso un objeto proveniente de fuera del Sistema Solar, como el famoso Oumuamua. 
De hecho, los citados astrónomos Morais y Namouni hicieron una simulación computerizada de su órbita remontándose en el tiempo y sugirieron que su único origen posible está fuera del Sistema Solar.
Esta circunstancia fue recogida por muchos titulares, si bien la captura de estos objetos no es fácil porque vendrían a una gran velocidad.

Lo que sí parece claro es que debido a las interacciones periódicas con Júpiter, y al contrario que nuestro otro personaje de hoy, podría permanecer mucho tiempo (se habla de al menos un millón de años o incluso indefinidamente) circulando en sentido contrario sin chocar con nadie.


Como se ha dicho, la mayoría de los astros del sistema Solar se mueven alrededor de nuestra estrella en el mismo sentido (prógrado) debido a su origen en una nube plana que giraba de esa manera, pero hay muchas excepciones debido a que determinadas interacciones o choques entre ellos han modificado la situación.

Los asteroides retrógrados son relativamente pocos (solo unos 80 de los más de 700000 conocidos) y BZ es el único de ellos cuya órbita se acerca a la de un planeta, mientras que hay muchos satélites retrógrados y también cometas. De hecho la mayoría de los astros retrógrados en el Sistema Solar son cometas, entre ellos el famoso Halley.

Órbita retrógrada del cometa Halley. Gráfico en perspectiva.

Los satélites retrógrados se supone que proceden de asteroides capturados, y en el proceso de captura cambiaron su sentido de movimiento. Son bastantes, pero todos ellos muy pequeños excepto Tritón, el principal satélite de Neptuno.

En el caso de los cometas, la mayoría ellos procede de la nube de Oort, conjunto de millones de cometoides,  que con forma esférica rodea el Sistema Solar, y por una desestabilización gravitatoria se han acercado hacia el Sol. Al proceder de un punto cualquiera de esta envoltura esférica pueden venir en cualquier dirección y por eso muchos serán retrógrados.


Representación de la nube de Oort, el sistema Solar y teóricas órbitas de cometas.
No está a escala, y en realidad la nube de Oort es mucho más grande y lejana.

Siempre que se habla de aspectos de geometría orbital, hay que tener en cuenta que los astros del Sistema Solar no se mueven todos en el mismo plano. Sí es cierto que la mayoría de las órbitas están relativamente cerca de él, pero hay muchas excepciones.
Normalmente nos los imaginamos en un espacio de dos dimensiones y dibujamos sus órbitas en planta en un papel, con lo que el moverse en sentido prógrado o retrógrado nos parece claro. Pero ¿Qué pasa si la órbita es casi perpendicular a la referencia de la eclíptica?
Dos órbitas casi perpendiculares a la eclíptica, pero una prógrada y la otra retrógrada cuando apenas cambia la dirección
Para formalizar esto hay que tener en cuenta el parámetro “inclinación”. Si una órbita tiene una inclinación de 10º, quiere decir que el ángulo que forman los planos de su órbita y la de la Tierra es de 10º. Pero vemos inclinaciones por ejemplo de 150º cuando la lógica nos dice que la máxima inclinación entre dos planos sería de 90º.
Justamente las inclinaciones entre 90º y 180º corresponderían a astros retrógrados. No es que se muevan exactamente al revés, sino que la “inclinación” sería el ángulo que hay que girar la órbita hasta quedar en el mismo plano que la órbita terrestre y moviéndose el astro en el mismo sentido que la Tierra.
Tanto el astro verde como el rojo seguirían el mismo camino y en sentidos opuestos. Pero para que su órbita quedara como la de la Tierra y en el mismo sentido, en el verde habría que girar 70º y en el rojo 110º

Rotación retrógrada.

También la rotación de casi todos los astros se produce en sentido prógrado, siendo la excepción más clara el planeta Venus, que prácticamente rota en sentido contrario (inclinación del eje 177º)

El eje de giro de Urano está casi paralelo al plano de la eclíptica, pero un poco más inclinado  por lo que se considera que la rotación es retrógrada (con una inclinación del eje de casi 98º)

Así mismo, el planeta enano 134340 Plutón tiene una rotación retrógrada (inclinación 120º)


El único planeta que no tiene su eje inclinado (Mercurio) y los que más inclinados lo tienen, los tres con rotación retrógrada. 
Urano por muy poco: Si girase en sentido contrario, el ángulo sería 72º (16º menos inclinado, la figura se visualiza desde la parte de atrás) y no sería retrógrado. Tampoco lo sería con un eje un poco menos inclinado (al menos 8 grados menos). 
Se ha incluido 134430 Plutón, a pesar de no ser planeta, por ser un caso llamativo.

Aunque se ha mantenido la jerarquía de tamaños, no están en la misma escala.

El hecho de que estos astros tengan rotación retrógrada, no implica que se les pueda llamar kamikazes porque esa circunstancia no tiene nada que ver con un peligro de choque futuro, aunque es casi seguro que ese sentido de giro “diferente” ha estado provocado por impactos cósmicos hace muchos millones de años, con lo que quizás podrían considerarse como consecuencias de los kamikazes, y así tener cabida en este artículo.

Otros kamikazes

Aunque las circunstancias son totalmente diferentes, también se les suele llamar kamikazes a los cometas que se dirigen hacia el Sol y en muchos casos se estrellan y desaparecen en él o en sus proximidades vaporizados por el calor de nuestra estrella.

La mayoría de los cometas, procedentes del exterior del Sistema Solar, son atraídos por el Sol después de que su trayectoria haya sido alterada por alguna acción gravitatoria, y se quedan moviéndose alrededor de nuestra estrella en una órbita muy excéntrica. Pero en algunos casos su trayectoria les dirige directamente al Sol o a sus proximidades, lo que supondrá su desaparición.


 El Ison y el Lovejoy, dos cometas suicidas recientes que tuvieron diferente final.

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