El famoso cráter del meteorito Barringer en Arizona, que fue creado por un impacto hace unos 50 000 años. Crédito:D. Roddy, Instituto Planetario Lunar, NASA
En el caso de los cuerpos del sistema solar que pasan cerca del sol, hay dos efectos importantes que juegan un papel crucial en la evolución orbital. Uno de los efectos es de la relatividad general y el otro efecto es de la teoría de la gravitación newtoniana.
La predicción de un cambio periódico en la órbita (que técnicamente se llama precesión en la mecánica celeste) de Mercurio y la posterior confirmación de este cambio adicional en la órbita de las observaciones reales, fue uno de los mayores triunfos de la relatividad general desarrollado por Einstein hace unos 102 años.
Este es uno de los efectos importantes que ocurren en los cuerpos del sistema solar que pasan cerca del sol porque las velocidades orbitales aumentan considerablemente cuando los cuerpos se acercan al sol y cuando las velocidades aumentan sustancialmente. Los efectos relativistas pueden volverse importantes (Figura 1).
El otro efecto es de las influencias gravitacionales periódicas de Júpiter (técnicamente llamado el mecanismo de Kozai en mecánica celeste) de la teoría newtoniana que hacen que la órbita sea cada vez más estrecha (o en otras palabras, cada vez más elíptica) y hacer que el cuerpo en órbita se acerque más y más al sol después de cada revolución posterior.
Estos efectos gravitacionales graduales de Júpiter han llevado a la producción de algunos cometas que rozan el sol excepcionalmente espectaculares (es decir, cometas que se acercan mucho al sol y, por lo tanto, tienen un aspecto muy brillante desde nuestro planeta) en la historia de la Tierra.
Figura 1. Esquema simple del cambio de órbita del planeta Mercurio debido a efectos relativistas generales; la propia órbita gira lentamente. Crédito:Universidad de Cornell
Trabajos anteriores en la ciencia del sistema solar han analizado estos efectos por separado para algunos cuerpos, pero en nuestro estudio actual, miramos los escenarios interesantes cuando tenemos la combinación de ambos efectos en los cuerpos del sistema solar.
Nuestros cálculos muestran que estas influencias gravitacionales periódicas de Júpiter pueden conducir a mejoras rápidas en los cambios orbitales debido a la relatividad general en virtud de que los cuerpos se acercan al sol después de cada paso alrededor del sol. A veces, los cuerpos pueden tener acercamientos muy cercanos al sol que eventualmente conducen a una colisión con el sol. inducida por estos efectos periódicos de Júpiter.
Un buen ejemplo que muestra esta propiedad en nuestros estudios es el cometa 96P / Machholz 1, que experimenta fases de aproximación rápida del sol y finalmente cae al sol en aproximadamente 9, 000 años desde la actualidad.
Figura 2. Mapa de cráteres conocidos encontrados en la Tierra debido a impactos de cuerpos desde el espacio. Crédito:Stephanie Werner
Durante su viaje final, justo antes de la colisión con el sol, encontramos que los cambios orbitales debido a la relatividad general pueden alcanzar un pico de aproximadamente 60 veces el del cambio orbital de Mercurio, que es un valor récord en el contexto de los cuerpos del sistema solar observados hasta ahora.
Además, este cometa sufre una inversión en su dirección orbital de referencia (técnicamente llamado cambio de inclinación en la mecánica celeste) debido a los efectos gravitacionales sistemáticos de Júpiter.
Nuestro estudio muestra por primera vez un ejemplo de un cuerpo del sistema solar que muestra todos estos efectos y rasgos mencionados anteriormente superpuestos de una manera ordenada. Esto hace que este estudio sea nuevo y único en comparación con estudios previos de órbitas de objetos similares del sistema solar.
El cometa C / 1965 S1 (Ikeya-Seki) fue uno de los cometas que roza el sol más espectaculares de la historia. Crédito:Maynard Pittendreigh
Además, encontramos que la combinación de ambos efectos antes mencionados tiene consecuencias importantes en el ámbito de los estudios de impacto en la Tierra de pequeños cuerpos del sistema solar. Nuestros cálculos muestran que incluso un pequeño cambio orbital debido a la relatividad general puede variar mucho la distancia orbital más cercana entre el cuerpo del sistema solar y la Tierra.
Los efectos periódicos de Júpiter pueden mejorar los efectos relativistas generales en algunas órbitas del sistema solar. Esto conduce a escenarios de aproximación cercana entre los cuerpos del sistema solar que cambian significativamente.
Esto, a su vez, juega un papel importante en el estudio y evaluación de las estimaciones de amenazas de impacto a largo plazo en la Tierra. que pueden crear características interesantes y notables como cráteres y tormentas de meteoritos en nuestra Tierra.
Nuestro planeta ha sido bombardeado con diferentes cuerpos del sistema solar de diferentes tamaños a lo largo de su historia orbital (Figura 2) y estas firmas en forma de cráteres actúan como una herramienta crucial para comprender la evolución y dinámica de nuestra Tierra (que es el tema central de CEED con sede en UiO).
El telescopio Pan-STARRS PS1 en Hawái es actualmente el cazador más activo de objetos cercanos a la Tierra. Crédito:Instituto de Astronomía, Universidad de Hawaii
Los estudios telescópicos modernos están escaneando el cielo continuamente para encontrar objetos del sistema solar que potencialmente podrían acercarse mucho a la Tierra y convertirse en una amenaza para nuestra Tierra en el futuro.
Las observaciones precisas de hoy con la ayuda de grandes telescopios en diferentes partes del mundo y los cálculos teóricos detallados aumentados por las instalaciones de supercomputación (como los clústeres de computación de USIT NOTUR) tienen como objetivo generar mejores modelos en el contexto de estudios de peligros de impacto a corto y largo plazo para hacer la Tierra. un lugar más seguro en el panorama más amplio de nuestra existencia.
