Un examen detallado de las emisiones de longitud de onda milimétrica del asteroide Psyche, que la NASA tiene la intención de visitar en 2026, ha producido el primer mapa de temperatura del objeto, proporcionando una nueva visión de las propiedades de su superficie. Los resultados, descrito en un artículo publicado en Revista de ciencia planetaria (PSJ) el 5 de agosto son un paso hacia la resolución del misterio del origen de este objeto inusual, que algunos han pensado que es una parte del núcleo de un protoplaneta desafortunado.

Psique orbita el sol en el cinturón de asteroides, una región del espacio en forma de rosquilla entre la Tierra y Júpiter que contiene más de un millón de cuerpos rocosos que varían en tamaño desde 10 metros hasta 946 kilómetros de diámetro.

Con un diámetro de más de 200 km, Psyche es el más grande de los asteroides de tipo M, una clase enigmática de asteroides que se cree que son ricos en metales y, por lo tanto, potencialmente pueden ser fragmentos de los núcleos de protoplanetas que se rompieron cuando se formó el sistema solar.

"El sistema solar primitivo era un lugar violento, a medida que los cuerpos planetarios se fusionaron y luego chocaron entre sí mientras se establecían en órbitas alrededor del sol, "dice Katherine de Kleer de Caltech, profesor asistente de ciencia planetaria y astronomía y autor principal de la PSJ artículo. "Creemos que los fragmentos de los núcleos, mantos y las costras de estos objetos permanecen hoy en forma de asteroides. Si eso es verdad nos da nuestra única oportunidad real de estudiar directamente los núcleos de objetos planetarios ".

Estudiar objetos tan relativamente pequeños que están tan lejos de la Tierra (Psyche se desplaza a una distancia que oscila entre 179,5 y 329 millones de kilómetros de la Tierra) plantea un desafío importante para los científicos planetarios. razón por la cual la NASA planea enviar una sonda a Psyche para examinarla de cerca. Típicamente, Las observaciones térmicas de la Tierra, que miden la luz emitida por un objeto en sí mismo en lugar de la luz del sol reflejada por ese objeto, están en longitudes de onda infrarrojas y pueden producir imágenes de asteroides de solo 1 píxel. Ese píxel lo hace sin embargo, revelar mucha información; por ejemplo, se puede utilizar para estudiar la inercia térmica del asteroide, o qué tan rápido se calienta a la luz del sol y se enfría en la oscuridad.

"La baja inercia térmica se asocia típicamente con capas de polvo, mientras que una alta inercia térmica puede indicar rocas en la superficie, "dice Saverio Cambioni de Caltech, becario postdoctoral en ciencias planetarias y coautor de la PSJ artículo. "Sin embargo, discernir un tipo de paisaje de otro es difícil ". Los datos de ver cada ubicación de la superficie en muchos momentos del día brindan muchos más detalles, conduciendo a una interpretación sujeta a menos ambigüedad, y que proporcionan una predicción más fiable del tipo de paisaje antes de la llegada de una nave espacial.

De Kleer y Cambioni, junto con el coautor Michael Shepard de la Universidad de Bloomsburg en Pensilvania, aprovechó el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile, que entró en pleno funcionamiento en 2013, para obtener dichos datos. El conjunto de 66 radiotelescopios permitió al equipo mapear las emisiones térmicas de toda la superficie de Psyche a una resolución de 30 km (donde cada píxel mide 30 km por 30 km) y generar una imagen del asteroide compuesta por unos 50 píxeles.

Esto fue posible porque ALMA observó Psyche en longitudes de onda milimétricas, que son más largos (que van de 1 a 10 milímetros) que las longitudes de onda infrarrojas (típicamente entre 5 y 30 micrones). El uso de longitudes de onda más largas permitió a los investigadores combinar los datos recopilados de los 66 telescopios para crear un telescopio efectivo mucho más grande; cuanto más grande es un telescopio, cuanto mayor sea la resolución de las imágenes que produce.

El estudio confirmó que la inercia térmica de Psyche es alta en comparación con la de un asteroide típico, lo que indica que Psyche tiene una superficie conductora o inusualmente densa. Cuando de Kleer, Cambioni, y Shepard analizó los datos, También encontraron que la emisión térmica de Psyche, la cantidad de calor que irradia, es solo el 60 por ciento de lo que se esperaría de una superficie típica con esa inercia térmica. Debido a que la emisión superficial se ve afectada por la presencia de metal en la superficie, su hallazgo indica que la superficie de Psyche no es menos del 30 por ciento de metal. Un análisis de la polarización de la emisión ayudó a los investigadores a determinar aproximadamente qué forma adopta ese metal. Una superficie sólida y lisa emite luz polarizada bien organizada; la luz emitida por Psyche, sin embargo, estaba esparcido, sugiriendo que las rocas en la superficie están salpicadas de granos metálicos.

"Sabemos desde hace muchos años que los objetos de esta clase no lo son, De hecho, metal macizo, pero qué son y cómo se formaron sigue siendo un enigma, ", dice de Kleer. Los hallazgos refuerzan propuestas alternativas para la composición de la superficie de Psyche, incluyendo que Psyche podría ser un asteroide primitivo que se formó más cerca del sol de lo que está hoy en lugar de un núcleo de un protoplaneta fragmentado.

Las técnicas descritas en este estudio proporcionan una nueva perspectiva sobre las composiciones de la superficie de los asteroides. El equipo ahora está ampliando su alcance para aplicar estas técnicas a otros objetos grandes en el cinturón de asteroides.

The study was enabled by a related project by the team led by Michael Shepard at Bloomsburg University that utilized de Kleer's data in combination with data from other telescopes, including Arecibo Observatory in Puerto Rico, to pin down the size, forma, and orientation of Psyche. That in turn allowed the researchers to determine which pixels that had been captured actually represented the asteroid's surface. Shepard's team was scheduled to observe Psyche again at the end of 2020, but damage from cable failures shut the telescope down before the observations could be made.

The paper is titled "The Surface of (16) Psyche from Thermal Emission and Polarization Mapping."