Los astrónomos acaban de encontrar ‘superautopistas’ cósmicas para viajar rápidamente a través del sistema solar

Las estructuras invisibles generadas por interacciones gravitacionales en el Sistema Solar han creado una red de “superautopistas espaciales”, según han descubierto los astrónomos.

Estos canales permiten el viaje rápido de objetos a través del espacio y podrían aprovecharse para nuestros propios fines de exploración espacial, así como para el estudio de cometas y asteroides.

Al aplicar análisis a datos tanto de observación como de simulación, un equipo de investigadores dirigido por Nataša Todorović del Observatorio Astronómico de Belgrado en Serbia observó que estas superautopistas consisten en una serie de arcos conectados dentro de estas estructuras invisibles, llamadas espacio. colectores – y cada planeta genera sus propias variedades, creando juntos lo que los investigadores han llamado “una verdadera autopista celestial”.

Esta red puede transportar objetos de Júpiter a Neptuno en cuestión de décadas, en lugar de escalas de tiempo mucho más largas, del orden de cientos de miles a millones de años, que normalmente se encuentran en el Sistema Solar.

Encontrar estructuras ocultas en el espacio no siempre es fácil, pero observar cómo se mueven las cosas puede proporcionar pistas útiles. En particular, cometas y asteroides.

Hay varios grupos de cuerpos rocosos a diferentes distancias del Sol. Esta el Cometas de la familia de Júpiter (JFC), aquellos con órbitas de menos de 20 años, que no van más allá de las trayectorias orbitales de Júpiter.

Centauros son trozos de rocas heladas que se encuentran entre Júpiter y Neptuno. Y el objetos transneptunianos (TNO) son los que se encuentran en los confines del Sistema Solar, con órbitas más grandes que la de Neptuno.

Para modelar las vías que conectan estas zonas, a medida que los TNO pasan a través de la categoría Centaur y terminan como JFC, las escalas de tiempo pueden variar de 10,000 a mil millones de años. Pero un artículo reciente identificó una puerta de enlace orbital conectada a Júpiter que parece mucho más rápida, gobernando los caminos de los JFC y los Centauros.

Aunque ese documento no mencionó los puntos de Lagrange, se sabe que estas regiones de relativa estabilidad gravitacional, creadas por la interacción entre dos cuerpos en órbita (en este caso, Júpiter y el Sol), pueden generar colectores. Entonces Todorović y su equipo se pusieron a investigar.

Emplearon una herramienta llamada indicador rápido de Lyapunov (FLI), generalmente utilizado para detectar el caos. Dado que el caos en el Sistema Solar está vinculado a la existencia de variedades estables e inestables, en escalas de tiempo cortas, el FLI puede capturar rastros de variedades, tanto estables como inestables, del modelo dinámico al que se aplica.

“Aquí,” los investigadores escribieron en su artículo, “utilizamos el FLI para detectar la presencia y la estructura global de las variedades espaciales, y capturar inestabilidades que actúan en escalas de tiempo orbitales; es decir, utilizamos esta herramienta numérica sensible y bien establecida para definir de manera más general las regiones de transporte rápido dentro del Sistema solar.”

Recopilaron datos numéricos sobre millones de órbitas en el Sistema Solar y calcularon cómo estas órbitas encajan con las variedades conocidas, modelando las perturbaciones generadas por siete planetas principales, desde Venus a Neptuno.

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Y encontraron que los arcos más prominentes, a distancias heliocéntricas crecientes, estaban vinculados con Júpiter; y más fuertemente con sus variedades de puntos de Lagrange. Todos los encuentros cercanos jovianos, modelados utilizando partículas de prueba, visitaron la vecindad del primer y segundo punto de Lagrange de Júpiter.

Luego, unas pocas docenas de partículas fueron arrojadas al planeta en curso de colisión; pero un gran número más, alrededor de 2.000, se desacoplaron de sus órbitas 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 por ciento, 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. Júpiter es, aparte del Sol, el objeto más masivo del Sistema Solar. Pero las mismas estructuras serían generadas por todos los planetas, en escalas de tiempo acordes con sus períodos orbitales, encontraron los investigadores.

Esta nueva comprensión podría ayudarnos a comprender mejor cómo los cometas y asteroides se mueven alrededor del Sistema Solar interior y su potencial amenaza para la Tierra. Y, por supuesto, existe el beneficio mencionado anteriormente para futuras misiones de exploración del Sistema Solar.

Pero es posible que necesitemos una mejor solución sobre cómo funcionan estas puertas de enlace, para evitar esos cursos de colisión; y no será fácil.

“Estudios cuantitativos más detallados de las estructuras de espacio de fase descubiertas … podrían proporcionar una visión más profunda del transporte entre los dos cinturones de cuerpos menores y la región del planeta terrestre”. 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 el TNO, el Centauro, el cometa y asteroide poblaciones y fusionar este conocimiento con la imagen tradicional de la difusión caótica a largo plazo a través de resonancias orbitales; una tarea formidable para la amplia gama de energías consideradas “.

La investigación ha sido publicada en Avances científicos.

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