Dos estudios sobre la órbita caótica del cometa Halley y su destino.

Comet 1P Halley 1910. Esta imagen reconstruida con computadora fue procesada en el Observatorio Nacional Kitt Peak a aprtir de la placa original en blano y negro tomada en 1910 en el Observatorio Lowell (Flagstaff, Arizona). Los colores son falsos e indican distintos tipos de brillo en la imagen. Una cola de iones Tipo 1 es visible encima de una cola de polvo Tipo II. Minimum credit line: Lowell Observatory/NOAO/AURA/NSF.

Sin lugar a dudas, el cometa más conocido es el cometa Halley. Observado por primera vez en la antigüedad tal vez ya en el 446 AC, ha vuelto desde entonces al del Sistema Solar Interior aproximadamente cada 76 años para inspirar o asustar a nuestros antepasados. Su periodicidad la señaló por primera vez en 1705 el famoso astrónomo Inglés Edmond Halley  que utilizó la entonces nueva Teoría de la Gravitación desarrollada por Isaac Newton para predecir su retorno. La reaparición del cometa Halley en 1759 fue aclamada como una reivindicación triunfante de la Física Newtoniana y la capacidad de predicción de la Mecánica Orbital. También es el origen de la designación astronómica oficial del cometa 1P / Halley – el nombre de su descubridor, Halley, y el primer cometa periódico reconocido, por lo tanto, “1P /”.

Desde esa famosa predicha aparición, el cometa Halley ha vuelto al  del Sistema Sola Iinterior tres veces con el último pasaje por el perihelio llevado a cabo en 1986 (cuando muchos de los lectores eran demasiado jóvenes para recordarlo o todavía ni siquiera habían nacido !). Durante este pasaje cercano en 1986 – el primero desde el comienzo de la Era Espacial – el cometa Halley se estudió a corta distancia por una verdadera armada de naves espaciales de Europa, Japón y la Unión Soviética ya desaparecida (ver ” Las Misiones en el cometa Halley “) .Desde entonces, el cometa Halley ha completado más de un tercio de su viaje alrededor del Sol ya que hace su camino a través de las profundidades del Sistema Solar Exterior y hacia su próximo encuentro cercano con el Sol en el año 2061.

 

Orbita del Cometa Halley. Crédito: Blogspot El Cosmos.

Al estar tan bien estudiado, muchos podrían esperar que sabemos mucho sobre el cometa Halley incluyendo su órbita y de dónde vino. Los astrónomos han determinado con gran precisión que el cometa Halley se encuentra actualmente en una órbita elíptica con un semieje mayor de 17,83 UA, una excentricidad de 0,967, con una inclinación de 162.26 ° (es decir, que orbita hacia atrás alrededor del Sol en comparación con los planetas) y un período de 75.32 años. A pesar de que muchos de los parámetros de su órbita se conocen con una precisión tan buena como una parte por millón, estudios anteriores de la evolución de su órbita , teniendo en cuenta  que es perturbado por Júpiter y otros planetas, han demostrado que es caótica. El adjetivo “caótica” no quiere decir al azar, sino  se refiere al hecho de que muy ligeras diferencias en las condiciones iniciales supuestas para la órbita  del cometa conducen a predicciones cada vez más divergentes  de su posición a medida que vamos  más atrás en el tiempo. Esto parece bastante irónico teniendo en cuenta que la predicción del regreso del cometa Halley hace tres siglos se consideró como  prueba de la validez de la Física de Newton y la aparición de la “regularidad de reloj” del Sistema Solar implicada por sus modelos.

Núcleo del Cometa Halley. Composición de imágenes a  partir de las fotografías tomadas por la nave Giotto. Crédito de la Imagen: ESA.

Las propiedades de su órbita y su composición obtenidas a partir de mediciones realizadas por naves esapciales e instrumentos basados en tierra sugieren fuertemente que el cometa Halley vino originalmente de la distante Nube de Oort . Es también conocido que su órbita ha experimentado una variedad de resonancias en los milenios anteriores y que ha sido fuertemente afectada por Jupiter, así como Saturno en menor medida. Diversos cálculos orbitales realizados durante las últimas décadas han demostrado que es imposible hacer predicciones significativas de la ubicaión precisa del cometa Halley para más de unos pocos miles de años en el pasado. Como resultado, simplemente no es posible determinar exactamente cuando el cometa Halley salió de la nube de Oort y el tiempo que ha pasado entre los planetas exteriores antes de su primer paso cercano a través del Sistema Solar Interior.

Pero ¿qué pasará en el futuro? Al igual que su pasado, el futuro del cometa Halley es imposible de predecir con certeza. Los estudios realizados en el último tercio de siglo han confirmado que su órbita es caótica. Pero un estudio ( presentado en el 2014) de la dinámica orbital del cometa Halleyrealizado por Marco A. Muñoz-Gutiérrez (Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma deMexico) junto a dos colegas ha permitido  averiguar el probable destino del cometa y la estimación de cuánto tiempo va a tomar.

A diferencia de estudios anteriores, el análisis de las integraciones numéricas de la órbita del cometa Halley realizado por Muñoz-Gutiérrez et al. , les ha permitido definir con precisión por primera vez una cantidad conocida como el exponente de Lyapunov. Esta cantidad matemática caracteriza la tasa de separación de trayectorias infinitesimalmente cercanas y es vital para predecir el intervalo de tiempo hasta la aparición de un comportamiento caótico. Mediante la exploración de la evolución orbital de 33.300 partículas de prueba divididas en cuatro series distintas de  integraciones numéricas largas, exploraron las variaciones de los parámetros orbitales de diferentes maneras. Muñoz-Gutiérrez et al. fueron capaces de determinar la caoticidad de la órbita del cometa como una función del espacio de fases y crearon lo que ellos llaman “mapas de tiempo de supervivencia ” así como también cómo calcular con precisión el exponente de Lyapunov.

Descripción del Núcleo del Cometa Halley. Crédito: ESA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Muñoz-Gutiérrez et al. encontraron un valor del exponente de Lyapunov que muestra que la órbita del cometa Halley es caótica en escalas de tiempo  de menos de un siglo que sugiere que su posición no puede predecirse con precisión durante intervalos de tiempo de extensión mucho mayor que esta. Sus mapas sugieren que la escala de tiempo  de supervivencia para partículas de prueba cuyos parámetros orbitales,  semieje mayor o excentricidad, difieren en menos de la incertidumbre de las observaciones de hoy en día, varian de 10 ⁴ a 10 ⁶ años con una media de 300.000 años. Parece probable que el cometa Halley o bien chocará con otro cuerpo del Sistema Solar o será eyectado del mismo en tan sólo 10.000 años. Si de alguna manera escapa a cualquiera de estos destinos, Muñoz-Gutiérrez et al. concluyen que parece probable que la órbita del cometa Halley evolucionará hacia una excentricidad aún mayor, y a una menor inclinación de su órbita respecto de la actual.

Sin embargo, parece poco probable que el núcleo del cometa Halley tendrá una duración de decenas de miles de años o más, para cumplir con este último destino potencial. Durante cada paso por el perihelio, cerca del Sol el núcleo pierde una pequeña cantidad de masa debido a la sublimación de hielos y la pérdida de polvo. En su actual tasa de pérdida de masa, se ha estimado que el núcleo del cometa Halley se verá seriamente disminuido o incluso dejará de existir en tan sólo 15.000 años. Sólo el tiempo dirá si el cometa Halley terminará su existencia como una corriente de polvo en órbita solar, o impactará a otro cuerpo en el Sistema Solar o será expulsado de su lugar de  nacimiento, al frío vacío del espacio interestelar. Ya que nuestra civilización actual es poco probable que sobreviva tanto tiempo (históricamente, algunas civilizaciones duraron algo más de un puñado de miles de años), tal vez nuestros lejanos descendientes sabrán del destino del cometa Halley.

Orbita de la nave espacial Giotto para su encuentro con el Cometa Halley. Crédito: ESA

Un segundo estudio realizado por investigadores holandeses y escoceses dirigidos por Simón Portegies Zwart (Universidad de Leiden) da una explicación para la órbita caótica del cometa Halley. Los hallazgos fueron aceptados hace pocos días, para su publicación en la revista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

A pesar de su retorno periódico, la órbita del cometa no puede predecirse con exactitud. Esto se debe en parte a los procesos en el interior del cometa y en parte porque la órbita del Halley es perturbada por la interacción caótica con los planetas y cuerpos menores del Sistema Solar. A continuación describimos los principales hallazgos.