En un artículo sorprendente, los astrónomos describen el descubrimiento de estructuras invisibles generadas por interacciones gravitacionales dentro del Sistema Solar. Podrían actuar como una red de «carreteras espaciales», permitiendo el movimiento rápido de objetos. Las estructuras podrían explotarse para nuestras misiones de exploración espacial, así como para el estudio de asteroides y cometas.

Un equipo de investigadores dirigido por Nataša Todorović del Observatorio Astronómico de Belgrado en Serbia, encontró después de un análisis de datos de observación y simulación, que estas «carreteras» consisten en una serie de arcos conectados dentro estructuras cósmicas invisibles, llamadas «colectores espaciales». Es decir, los astrónomos han descubierto en el pasado que cada planeta genera sus propios colectores, creando juntos lo que los investigadores ahora llaman una «carretera celestial». Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Avances científicos.

Esta red puede transportar objetos desde Júpiter a Neptuno en unas pocas décadas sin ninguna propulsión, en lugar de los pocos cientos de miles a millones de años que normalmente se requieren. Identificar estructuras ocultas en el espacio no es sencillo, pero observar cómo se mueven los objetos, especialmente los cometas y asteroides, puede proporcionar pistas útiles.

Hay varios grupos de cuerpos rocosos a diferentes distancias del Sol: cometas de la familia Júpiter (JFC para » Cometas de la familia Júpiter »), O aquellos que tienen una órbita de menos de 20 años y que no van más allá de las trayectorias orbitales de Júpiter; centauros, trozos de roca helada que se encuentran entre Júpiter y Neptuno; y los objetos transneptunianos (TNO), que se encuentran en el borde del sistema solar, con órbitas más grandes que la de Neptuno.

Para modelar las trayectorias que conectan estas áreas, a medida que el NWT pasa a la categoría de centauros y finalmente se convierte en JFC, las escalas de tiempo requeridas oscilan entre 10.000 y mil millones de años. Pero un articulo reciente identificó una «puerta orbital» aparentemente mucho más rápida conectada a Júpiter, que gobierna los caminos de los JFC y los Centauros.

Autopistas espaciales generadas por interacciones gravitacionales

Aunque este artículo no menciona los puntos de Lagrange (una posición en el espacio donde los campos de gravedad de dos cuerpos proporcionan exactamente la fuerza requerida para que este punto acompañe simultáneamente el movimiento orbital de los dos cuerpos. un tercer cuerpo, de masa relativa insignificante, permanecería inmóvil en comparación con los otros dos), sabemos que estas regiones de relativa estabilidad gravitacional, generadas por la interacción entre dos cuerpos en órbita (en este caso Júpiter y el Sol), pueden generar coleccionistas.

Por eso Todorović y su equipo se propusieron averiguar más. Para hacer esto, utilizaron una herramienta llamada Lyapunov Rapid Indicator (FLI), que generalmente se usa para detectar lo que se llama caos. Dado que el caos en el sistema solar está relacionado con la existencia de colectores estables e inestables, en cortos períodos de tiempo el FLI puede detectar trazas de colectores, tanto estables como inestables, a partir del modelo dinámico al que se aplica.

» Aquí, utilizamos el FLI para detectar la presencia y la estructura general de los colectores espaciales y para detectar inestabilidades que actúan en escalas de tiempo orbitales; es decir, utilizamos esta herramienta digital sensible y bien establecida para definir de manera más general las regiones de transporte rápido dentro del sistema solar », Escribe a los investigadores en su artículo. Recopilaron datos digitales de millones de órbitas en el sistema solar y calcularon cómo esas órbitas encajan en colectores conocidos, modelando las perturbaciones generadas por siete grandes planetas, desde Venus hasta Neptuno.

Los investigadores también encontraron que los arcos más prominentes, a distancias heliocéntricas crecientes, estaban relacionados con Júpiter y más fuertemente con sus colectores puntuales de Lagrange. Todos los encuentros cercanos jovianos, modelados usando partículas de prueba, tuvieron lugar cerca del primer y segundo punto de Lagrange de Júpiter.

Luego se lanzaron unas pocas docenas de partículas al planeta en curso de colisión, pero muchas más, alrededor de 2.000, se separaron de su órbita alrededor del Sol para entrar en órbitas de escape hiperbólicas. En promedio, estas partículas alcanzaron Urano y Neptuno 38 y 46 años más tarde, respectivamente, y el más rápido llegó a Neptuno en menos de una década. La mayoría (alrededor del 70%) alcanzó una distancia de 100 unidades astronómicas (la distancia orbital media de Plutón es de 39,5 unidades astronómicas) en menos de un siglo.

La enorme influencia de Júpiter no es una gran sorpresa. De hecho, Júpiter es, después del Sol, el objeto más masivo del sistema solar. Pero las mismas estructuras serían generadas por todos los planetas, en escalas de tiempo proporcionales a sus períodos orbitales, encontraron los investigadores.

Este estudio podría ayudarnos a comprender mejor cómo se mueven los cometas y asteroides alrededor del sistema solar y la amenaza potencial que representan para la Tierra. Y, por supuesto, existe el beneficio mencionado anteriormente para futuras misiones de exploración del Sistema Solar. Pero necesitaremos comprender mejor cómo funcionan estas puertas de enlace para evitar colisiones, y no será una tarea fácil.

» Estudios cuantitativos más detallados de las estructuras de la fase al espacio descubiertas podrían proporcionar una visión más profunda del transporte entre los dos cinturones corporales menores y la región de un planeta. Los investigadores escribieron en su artículo. » La combinación de observaciones, teoría y simulación mejorará nuestra comprensión actual de este mecanismo a corto plazo que actúa sobre poblaciones de TNO, centauros, cometas y asteroides, y fusionará este conocimiento con la imagen tradicional de la difusión caótica a largo plazo por resonancias orbitales; una tarea formidable para la amplia gama de energías consideradas », Especificar los investigadores.

La fuente : Avances científicos