Los científicos del SwRI encuentran evidencia de una sacudida temprana

Científicos del Instituto de Investigación del Suroeste (Southwest Research Institute, SwRI) estudiaron un par inusual de asteroides y descubrieron que su existencia apunta a una reorganización planetaria temprana en nuestro Sistema Solar. 

Científicos del SwRI estudiaron el asteroide binario Patroclus-Menoetius, mostrado arriba en la representación artística, para determinar que una sacudida de los planetas gigantes probablemente ocurrió al principio de la historia del Sistema Solar, en los primeros 100 millones de años. Crédito: W.M. Keck Observatory/Lynette Cook.

 

Esta animación muestra cómo el par de asteroides Patroclus-Menoetius orbita uno alrededor del otro mientras giran alrededor del Sol en tándem con Júpiter. Los científicos del SwRI postulan que una sacudida gigante del planeta debe haber ocurrido al principio de la historia del Sistema Solar, porque el binario quedó atrapado intacto por los enjambres de asteroides troyanos. Imagen cortesía de Durda / Marchi / SwRI.

Estos cuerpos, llamados Patroclus y Menoetius, son objetivos de la próxima misión Lucy de la NASA.  Tienen alrededor de 70 millas de ancho (112 km) y orbitan entre sí mientras giran colectivamente alrededor del Sol. Son el único binario grande conocido en la población de cuerpos antiguos denominada “los asteroides troyanos“. Los dos enjambres de troyanos orbitan a aproximadamente la misma distancia del Sol que Júpiter, un enjambre orbitando por delante y el otro por detrás, del gigante gaseoso.

“Los troyanos probablemente fueron capturados durante un período dramático de inestabilidad dinámica cuando se produjo una escaramuza entre los planetas gigantes del Sistema Solar, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno“, dijo el Dr. David Nesvorny, científico del Instituto SwRI. Él es el autor principal del artículo, “Evidencia de la migración muy temprana de los planetas del Sistema Solar a partir del troyano Binario de Júpiter, Patroclus-Menoetius“, publicado en Nature Astronomy. Esta sacudida empujó a Urano y Neptuno hacia afuera, donde se encontraron con una gran población primordial de pequeños cuerpos que se cree que son la fuente de los objetos del Cinturón de Kuiper de la actualidad, que orbitan en el borde del Sistema Solar. “Muchos cuerpos pequeños de este Cinturón de Kuiper primordial se dispersaron hacia adentro, y algunos de ellos quedaron atrapados como asteroides troyanos“.

Sin embargo, una cuestión clave con este modelo de evolución del Sistema Solar ha sido cuándo tuvo lugar. En este trabajo, los científicos demuestran que la existencia misma del par Patroclus-Menoetius indica que la inestabilidad dinámica entre los planetas gigantes debe haber ocurrido dentro de los primeros 100 millones de años de la formación del Sistema Solar.

Los modelos recientes de formación de cuerpos pequeños sugieren que estos tipos de binarios son restos de los primeros tiempos de nuestro Sistema Solar, cuando pares de pequeños cuerpos se podían formar directamente a partir de una nube colapsante de “guijarros” (pequeñas piedras)..

“Las observaciones del Cinturón de Kuiper de hoy muestran que los binarios como estos eran bastante comunes en la antigüedad“, dijo el Dr. William Bottke, director del Departamento de Estudios Espaciales de SwRI, quien fue coautor del artículo. “Solo unos pocos de ellos ahora existen dentro de la órbita de Neptuno. La pregunta es cómo interpretar a los sobrevivientes “.

Si la inestabilidad se hubiera retrasado cientos de millones de años, como sugieren algunos modelos de evolución del Sistema Solar, las colisiones dentro del disco primordial de cuerpos pequeños habrían interrumpido estos binarios relativamente frágiles, sin dejar ninguno capturado en la población troyana. Las inestabilidades dinámicas anteriores habrían dejado más binarios intactos, lo que aumentaría la probabilidad de que al menos uno hubiera sido capturado en la población troyana. El equipo creó nuevos modelos que muestran que la existencia del binario Patroclus-Menoetius indica una inestabilidad anterior. 

Este modelo de una inestabilidad dinámica temprana, tiene importantes consecuencias para los planetas terrestres, particularmente en lo que respecta al origen de los grandes cráteres de impacto en la Luna, Mercurio y Marte que se formaron hace aproximadamente 4 mil millones de años. Es menos probable que los impactadores que hicieron estos cráteres hayan sido arrojados desde las regiones exteriores del Sistema Solar. Esto podría implicar que fueron hechos por restos de pequeños cuerpos del proceso de formación de los planetas terrestres.

Este trabajo subraya la importancia de los asteroides troyanos para iluminar la historia de nuestro Sistema Solar. Se aprenderá mucho más sobre el binario Patroclus-Menoetius cuando la misión Lucy de la NASA, dirigida por el científico de SwRI y coautor de papel Dr. Hal Levison, muestre la pareja en 2033, culminando una misión de 12 años para recorrer ambos enjambres de troyanos.

El Instituto Virtual de Investigación y de Exploración del Sistema Solar de la NASA (SSERVI) y los programas de Mundos Emergentes, así como la Fundación Científica Checa, financiaron este trabajo. Los investigadores de SwRI son parte de 13 equipos dentro de SSERVI, basados ​​y administrados en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California. SSERVI está financiado por la Dirección de Misión Científica y la Dirección de Misión de Exploración y Operaciones Humanas en la Sede de la NASA en Washington. Lucy es una misión de la clase Discovery que abordará cuestiones científicas clave sobre el Sistema Solar. El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, proporcionará una gestión general de la misión, y Lockheed Martin Space Systems en Denver construirá la nave espacial. Las misiones de descubrimiento son supervisadas por la Oficina del Programa de Misiones Planetarias en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama,

Para obtener más información, consulte: Planetary Science.

Fuente: Southwest Research Institute (SwRI).

Artículo original: “SwRI Scientists Find Evidence For Early Planetary Shake-Up.”. Sept. 10, 2018.

Paper: 

“Evidence for very early migration of the Solar System planets from the Patroclus–Menoetius binary Jupiter Trojan“. David Nesvorný, David Vokrouhlický, William F. Bottke & Harold F. Levison. Nature Astronomy (2018). DOI: 10.1038 / s41550-018-0564-3.

Material relacionado:

Una revisión de los argumentos del trabajo que nos ocupa , terminando con una referencia a la misión LUCY, se encuentra en el artículo:

• Timing Planetary Migration in the Early System. Paul Gilster. Centaury Dreams. September 13, 2018.

También se da la situación inversa a la descripta:

Los modelos dinámicos actuales sobre la evolución del Sistema Solar temprano, como la hipótesis del Grand Tack y el Nice model, predicen que los planetas gigantes emigraron primero hacia adentro y luego hacia el exterior, alterando y dispersando objetos del interior del Sistema Solar. Como consecuencia, se espera que un pequeño porcentaje de asteroides rocosos hayan sido expulsados a órbitas de la nube de Oort y el Cinturón de Kuiper, como lo comprueba el siguiente artículo:

• Descubierto un asteroide exiliado en la periferia del Sistema Solar. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. 27 de Mayo, 2018.

En el apartado “Material relacionado” del artículo anterior, el lector encontrará links a otros artículos tanto sobre el “Citurón de Kuiper” como sobre la “Migración Planetaria”, asi como también videos de Charlas y Conferencias Públicas sobre estos temas.

 

La Misión Lucy de la NASA:

• Lucy: The First Mission to Jupiter’s Trojans. NASA Goddard Space Flight Center.

 

Curiosidades:

¿Tiene la Tierra asteroides Troyanos?

Los siguientes artículos contestan la pregunta:

• WISE finds the very first Earth Trojan asteroid. Phil Plait. Bad Astronomy/Discovery Magazine. July 27, 2011.

• The Earth’s Trojan Asteroid(s). Courtney Seligman.

Uno de los objetivos de la misión OSIRIS REx en su viaje de encuentro con el asteroide Bennu, fue la búsqueda de asteroides troyanos de la Tierra:

• NASA’s OSIRIS-REx Begins Earth-Trojan Asteroid Search. NASA Goddard Space Flight Center. Feb. 9, 2017.

A continuación ponemos un par de  trabajos de investigación, de los cuales aconsejamos leer los respectivos abstracts (resumen de presentación):

• Earth’s Trojan asteroid. Martin Connors, Paul Wiegert & Christian Veillet. Nature, volume475, pages481–483 (28 July 2011).

• An optimal Earth Trojan asteroid search strategy. M. Todd et al. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 420, Issue 1, 1 February 2012, Pages L28–L32, https://doi.org/10.1111/j.1745-3933.2011.01186.x. Feb. 01, 2012.

Una situación especial se presenta con los asteroides troyanos de Marte, en que el efecto sobre ellos de la luz solar juega un papel importante:

• La acción de la luz del Sol explica los asteroides que “vuelan en formación” detrás de Marte. Carlos Costa.  Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. 1º de Nov., 2017.