'Oumuamua es un tipo inusual de cometa compuesto de hidrógeno molecular congelado
En octubre de 2017 se produjo un gran revuelo cuando el astrónomo canadiense Robert Weryk descubrió con el telescopio Pan-STARRS que un objeto denominado 'Oumuamua pasaba a través de nuestro Sistema Solar. Era el primer objeto interestelar que habíamos visto en nuestro vecindario. La emoción llevó a la especulación: ¿qué podría ser?
Hubo muchas divertidas conjeturas sobre sus orígenes. ¿Era una nave espacial extraterrestre? ¿Una vela solar? ¿O algo más prosaico?
A medida que aparecía más evidencia observacional, surgieron ideas sobre la naturaleza de 'Oumuamua. ¿Era un cometa? No tenía coma, por lo que algunos pensaron que era un cometa parcialmente desintegrado, o un cometa extrasolar.
¿Podría ser un asteroide? 'Oumuamua era similar a los asteroides en algunos aspectos, como su velocidad de rotación. Pero era un objeto alargado en forma de cigarro, no redondo.
A medida que pasó el tiempo, surgieron más estudios, su minuciosidad se vio obstaculizada por la breve aparición de 'Oumuamua en nuestro Sistema Solar, y por la limitada oportunidad de observaciones. Un estudio de 2019 [PDF] sugirió que el objeto era en realidad el fragmento de un más grande cometa interestelar desintegrado.
Luego, en abril de 2020, un par de investigadores publicaron otro estudio sobre 'Oumuamua.
Confirmaron el origen extrasolar de 'Oumuamua, diciendo que era un fragmento de un cuerpo parental más grande, destrozado por las fuerzas de marea cuando se acercó demasiado a su estrella y traspasó el límite de Roche. 'Oumuamua fue enviado en una trayectoria fuera de su sistema solar de origen, al nuestro.
Ahora, un nuevo estudio presenta evidencia que sugiere un origen diferente para nuestro primer visitante interestelar: no es un fragmento de un cuerpo mucho más grande, sino un trozo de hidrógeno congelado. Un iceberg espacial.
"Es un iceberg de hidrógeno molecular congelado", dijo Seligman en un comunicado de prensa.
"Esto explica todas las misteriosas propiedades al respecto. Y, si es cierto, es probable que la galaxia esté llena de objetos similares".
'Oumuamua fue difícil de observar. Estaba saliendo de nuestro Sistema Solar cuando fue descubierto. Ya había pasado el Sol, y su trayectoria mostró que venía de fuera de nuestro Sistema Solar, y que nunca volvería.
El objeto también se aceleró, y no había razón gravitacional por la que debería haberlo hecho. Eso llevó a conjeturar que era un cometa, ya que los cometas a veces se aceleran a medida que se acercan al Sol, debido a la liberación de gases. Pero eso deja un coma, y 'Oumuamua no tenía uno.
Luego, en 2019, los autores de este nuevo estudio publicaron, con Konstantin Batygin, un artículo titulado "On the Anomalous Acceleration of 1I/2017 U1 'Oumuamua". Ese trabajo mostró que Oumuamua era de hecho un cometa, solo que un tipo inusual de cometa.
En ese momento, Seligman dijo a NBC News: "Confiamos bastante en nuestra hipótesis y no creemos que sea necesario contar con explicaciones alternativas menos probables para la aceleración no gravitacional".
Al mismo tiempo, el coautor Batygin dijo a NBC News: "Lo que nuestro artículo demuestra es que algunas de sus notables propiedades pueden entenderse dentro del marco de la física de cometas relativamente estándar".
En su nuevo artículo, Seligman y Laughton han refinado esa idea, escribiendo "Mostramos que todas las propiedades observadas de 'Oumaumua se pueden explicar si contenía una fracción significativa de hielo de hidrógeno molecular (H2)".
En el comunicado de prensa, Seligman agregó que "el único tipo de hielo que realmente explica la aceleración es el hidrógeno molecular".
El hielo de hidrógeno molecular tiene algunas extrañas propiedades. Solo se forma a una temperatura específica, -259.14°C, que está solo un poco por encima del cero absoluto, que es -273.15°C. Cuando se sublima, no produce luz ni refleja la luz. Eso es lo que hace que sea tan difícil detectar con telescopios.
La sublimación del hielo de hidrógeno molecular explica la aceleración de 'Oumuamua. En su artículo, Seligman y Laughton explican que "la sublimación de H2 a una velocidad proporcional al flujo solar incidente genera un chorro que cubre la superficie y reproduce la aceleración observada".
Los autores dicen que el hielo de hidrógeno molecular también explica la extraña forma de cigarro de 'Oumuamua, inusual para un objeto en el espacio.
Escriben "La pérdida de masa por sublimación conduce a un aumento monotónico en la relación del eje del cuerpo, explicando la forma de 'Oumuamua".
En el comunicado de prensa, Seligman lo explicó en un lenguaje sencillo: "Imagina lo que le sucede a una pastilla de jabón. Comienza como un rectángulo bastante regular, pero a medida que la usas, con el tiempo se vuelve más pequeña y más delgada".
Esta explicación plantea la pregunta: ¿Cuántos más de estos objetos hay? ¿Son comunes? Muy probablemente, dicen los investigadores.
"El hecho de que hayamos visto uno implica que hay un montón de estas cosas", dijo Seligman. "La galaxia debe estar llena de estos oscuros témpanos de hidrógeno. Eso es increíblemente genial".
La siguiente pregunta es, ¿de dónde vino? ¿Dónde y cómo se forman estos icebergs de hidrógeno?
No hay muchas posibilidades, según Seligman y Laughton. Dicen que 'Oumuamua probablemente se formó en una Nube Molecular Gigante (GMC), la misma estructura a partir de la cual se forman las estrellas. Las GMCs son estructuras masivas de hidrógeno congelado, de entre 15 y 600 años luz de diámetro. con algo de helio presente también.
Esto es lo que hace que 'Oumuamua sea aún más emocionante.
Es muy difícil, incluso imposible, ver lo que sucede dentro de estas densas nubes. Sus núcleos están ocultos a la vista. Eso significa que 'Oumuamua, y otros objetos como este, deberían tener pistas sobre lo que sucede dentro de las GMCs. Si hubiera alguna forma de interceptar uno de estos objetos, podríamos aprender mucho.
"Sería la materia primordial más prístina de la galaxia. Es como si la galaxia lo produjea, y FedExed nos la envía directamente", dijo Seligman.
Si Seligman y Laughton están en lo correcto, entonces debemos mantener nuestros ojos telescópicos abiertos para el próximo 'Oumuamua que llegue a través de nuestro sistema.
Dado que dicen que el objeto obtuvo su forma de cigarro al viajar a través de nuestro Sistema Solar, si detectamos el siguiente lo suficientemente pronto, podemos verificar su teoría y ver que toma la forma de un cigarro a medida que se mueve por nuestro vecindario.
Afortunadamente para todos nosotros, está a punto de ver la primera luz un telescopio idealmente equipado para detectar todo tipo de objetos transitorios. Algún tiempo más tarde este año, se pondrá en línea el Observatorio Vera Rubin, formalmente conocido como el Gran Telescopio para Rastreos Sinópticos.
El amplio campo de visión de ese telescopio y el espejo primario de 8.4 metros tomarán imágenes de todo el cielo disponibles cada pocas noches, y catalogarán el 90 por ciento de los objetos cercanos a la Tierra de más de 300 metros.
También detectará supernovas, objetos del cinturón de Kuiper y otros transitorios. Si viene otro 'Oumuamua, es una apuesta justa que el Observatorio Vera Rubin lo detectará.
Aunque 'Oumuamua fue el primero de estos icebergs de hidrógeno que hemos visto, ese hecho por sí solo no nos dice mucho sobre su abundancia. Los autores creen que es probable que haya una gran cantidad de estos objetos, y que sus números tienen consecuencias para la formación de planetas.
"Si la aceleración anómala de 'Oumuamua surgió de la sublimación del hielo H2, es probable que exista una gran población de objetos similares", escriben en su artículo.
"Un análisis de Do et al. (2018) sugiere que la densidad espacial de los objetos tipo 'Oumuamua es n = 0.2 AU-3. Nuestra estimación de la masa inicial de 'Oumuamuas sugiere una masa total de ~ 1 masa terrestre de cuerpos ricos en H2 por estrella. Un mar galáctico de objetos planetesimales no unidos tiene potenciales consecuencias para la formación de estrellas y planetas".
El nuevo estudio se titula "Evidence that 1I/2017 U1 ('Oumuamua) was composed of molecular hydrogen ice". Los autores son Darryl Seligman (Dep. de Geociencias, Universidad de Chicago) y Gregory Laughton (Dep. de Astronomía, Universidad de Yale.) El artículo ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal Letters.
