Por fin estamos entendiendo la magnitud de nuestra capacidad para desviar asteroides

El impacto de asteroides gigantes con la Tierra, capaces de causar un evento de extinción global, ha formado parte de la premisa de más de una película taquillera de Hollywood. Pero esta idea no solo ha estado en la mente de los guionistas de ciencia-ficción; varios científicos, y por supuesto la propia NASA, han tomado muy en serio la posibilidad de que un asteroide de más de 100 metros choque con nuestro planeta y provoque un nivel considerable de destrucción, superando el estallido de una bomba nuclear. Entre las propuestas y experimentos más interesantes en los últimos años ha destacado DART.

En septiembre de 2022, la NASA informó que su prueba de redireccionamiento de un asteroide binario (o DART, Double Asteroid Redirection Test) tuvo éxito cuando la sonda espacial se estrelló con un asteroide de 160 metros de diámetro llamado Dimorphos, esto con el fin de demostrar que la desviación de un asteroide es posible mediante un impacto cinético. Tal como indica el nombre de la misión DART, Dimorphos forma parte de un sistema binario. Esto quiere decir que Dimorphos gira alrededor de otro asteroide mucho más grande, de nombre Didymos, de 780 metros. Un asteroide con su propia luna.

Los cazadores de asteroides de Tonantzintla, el observatorio mexicano que detecta amenazas espaciales

Desde Tonantzintla, en Puebla, un grupo de astrónomos de la INAOE busca estudiar asteroides cercanos a la Tierra para prevenir futuras amenazas. Con telescopios históricos como la Cámara Schmidt, estos “cazadores de asteroides” siguen ampliando el catálogo global.

Si bien DART marcó la primera vez que un artefacto fabricado por el ser humano logra alterar la órbita de un objeto celeste, más estudios serían necesarios para determinar si este método de impacto cinético sería suficiente para proteger a la Tierra de un objeto cercano potencialmente peligroso. Pues bien, ya tenemos en nuestros manos la primera medición del cambio provocado por DART, publicada esta semana en la revista Science Advances. Resulta que el impacto de DART no solo alteró la órbita de Dimorphos, también alteró ligeramente la órbita heliocéntrica del sistema binario al que pertenece.

Una sonda kamikaze

Antes de la misión DART, Dimorphos tardaba 11 horas y 55 minutos en completar una vuelta alrededor de Didymos. Tras el impacto, su órbita se acortó aproximadamente 33 minutos. Actualmente el periodo orbital es de 11 horas y 22 minutos.

Y otra cosa. Cuando la nave de la NASA impactó contra Dimorphos a más de 6 kilómetros por segundo, no solo transfirió su propio impulso al asteroide. El choque expulsó una gran cantidad de material de la superficie del cuerpo, formando una nube de escombros que salió despedida al espacio (lo que al parecer resultará en la primera lluvia artificial de meteoros). Ese material expulsado también transportó impulso, amplificando el efecto del impacto

El fenómeno se mide mediante un parámetro conocido como factor de aumento de momento (momentum enhancement factor). Este compara el impulso total transferido (impacto más escombros) con el que habría aportado únicamente la nave. Según el estudio, el material expulsado durante el choque aportó aproximadamente la misma cantidad de impulso adicional que el propio impacto de la nave. Este resultado confirma qu cuando un impactador golpea un asteroide, los fragmentos expulsados pueden amplificar considerablemente el efecto de la colisión.

Cómo fue que Didymos resultó afectado

La nave espacial de la misión DART no golpeó directamente al asteroide principal Didymos, sino a su pequeño satélite Dimorphos. Sin embargo, ambos forman un sistema binario, por lo que están gravitacionalmente acoplados y orbitan alrededor de un centro de masa común, el baricentro.

Cuando DART impactó a Dimorphos, le transfirió impulso y además expulsó una gran cantidad de escombros. Ese empuje cambió la velocidad y la forma de la órbita de Dimorphos, que pasó a girar más cerca y más rápido alrededor de Didymos. Al modificarse la órbita de uno de los dos cuerpos, la dinámica gravitacional del sistema completo cambia ligeramente, por lo que también se ajusta la trayectoria del centro de masa y el movimiento relativo de Didymos. El efecto fue extremadamente pequeño.

Detectar un cambio minúsculo

Para medir el cambio en la trayectoria del sistema completo alrededor del Sol, los investigadores analizaron una base de datos de observaciones astronómicas, con casi 6,000 mediciones de posición del sistema obtenidas durante 29 años, la mayoría por astrónomos entusiastas. También fueron tomadas en cuenta las observaciones por radar y mediciones de ocultaciones estelares, un método muy preciso que consiste en registrar el instante en que un asteroide pasa frente a una estrella.

Con estas mediciones, los científicos lograron estimar la variación en la velocidad del sistema de asteroides tras el impacto de DART. El choque produjo un cambio de velocidad de –11.7 ± 1.3 micrómetros por segundo en la dirección de su movimiento alrededor del Sol.

Puede parecer insignificante, pero incluso una variación tan pequeña es suficiente para modificar gradualmente una órbita planetaria o asteroidal. Los cálculos indican que el semieje mayor de la órbita (la distancia media al Sol) se redujo en unos 360 metros, lo que acorta ligeramente su periodo orbital. En términos prácticos, el sistema Didymos ahora completa cada vuelta alrededor del Sol unos 150 milisegundos antes.

Otras pistas

El análisis también permitió estimar la masa y densidad de los dos asteroides. Los resultados sugieren que Dimorphos es significativamente menos denso que su compañero Didymos. Esto sugiere que Dimorphos podría ser un “montón de escombros”, es decir, un cuerpo formado por fragmentos sueltos unidos por gravedad más que por una roca sólida. Este tipo de estructura es común entre los asteroides pequeños.

Además, el análisis indica que Didymos es casi 200 veces más masivo que Dimorphos, lo que explica por qué el impacto produjo un cambio mucho mayor en la órbita de la luna que en la trayectoria del sistema completo.

¿Sirve para defender al planeta?

¡A un lado, Bruce Willis! Gracias a DART, la humanidad ha demostrado que sí podemos alterar la trayectoria de un objeto de más de 700 metros. Además, el estudio confirma que en sistemas binarios podría ser especialmente eficaz apuntar al objeto secundario. El cambio de órbita puede transmitir parte del impulso al sistema completo.

No obstante, todavía hay mucho trabajo por hacer antes de que la NASA pueda concluir que el método de impacto cinético es viable como modelo de defensa planetaria frente a asteroides de gran tamaño.

Los investigadores esperan refinar estas mediciones cuando la misión Hera de la Agencia Espacial Europea llegue al sistema Didymos en los próximos años. La nave estudiará el cráter dejado por DART, medirá con precisión las masas de los asteroides y proporcionará datos de navegación que permitirán mejorar los cálculos de su órbita. Con esas observaciones será posible entender con mayor detalle cómo reaccionan los asteroides a un impacto producido por el ser humano.