Los datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea han permitido establecer un catálogo detallado de las rotaciones asteroidales gracias al análisis de sus curvas de luz. Estas curvas miden las variaciones de luminosidad de un asteroide a lo largo de su rotación. Al trazar estos datos en un gráfico período de rotación/diámetro, los investigadores descubrieron un límite claro que separa dos poblaciones distintas de asteroides. Esta división inesperada intrigó a la comunidad científica y motivó nuevas investigaciones.
El equipo del Dr. Wen-Han Zhou, principalmente ubicado en el Observatorio de la Costa Azul en Francia, desarrolló un modelo innovador que explica esta separación. Su enfoque integra dos fenómenos antagónicos: las colisiones en el cinturón de asteroides que perturban la rotación, y las fricciones internas que tienden a estabilizar el movimiento. Las colisiones pueden provocar que los asteroides entren en un estado de rotación caótica llamado 'tumbling', mientras que la fricción interna los devuelve gradualmente a una rotación estable alrededor de un único eje.
La aplicación de herramientas de inteligencia artificial a los datos de Gaia confirmó las predicciones del modelo con una precisión notable. Los asteroides situados bajo la línea de separación presentan rotaciones lentas y desordenadas con períodos inferiores a 30 horas. Los que están arriba giran más rápidamente y de manera regular.
El efecto de la luz solar también juega un papel determinante en esta dinámica. Para los asteroides en rotación estable, la absorción y reemisión de fotones crea un empuje constante que puede acelerar o frenar gradualmente su rotación. En cambio, para los asteroides en rotación caótica, este empuje se neutraliza porque diferentes partes de la superficie están expuestas al sol de manera aleatoria. Esta ausencia de efecto direccional mantiene a los asteroides en un estado de rotación lenta y desordenada.
Estos descubrimientos tienen implicaciones prácticas importantes para la defensa planetaria. La comprensión del vínculo entre rotación y estructura interna permite deducir las propiedades mecánicas de los asteroides. Los datos respaldan la imagen de asteroides constituidos por 'rubble piles' - acumulaciones de escombros débilmente unidos con muchas cavidades cubiertas de regolito. Esta estructura influye directamente en cómo un asteroide reaccionaría a una misión de desviación como DART de la NASA.
Las futuras observaciones del Observatorio Vera C. Rubin permitirán aplicar este método a millones de asteroides. Este enfoque promete revolucionar nuestra comprensión de la evolución y composición de los pequeños cuerpos del Sistema Solar, al tiempo que proporciona información para proteger nuestro planeta de impactos potenciales.
A la izquierda: datos de observación de Gaia que muestran la distribución de asteroides según su período de rotación y su diámetro. Los asteroides en rotación caótica ("tumblers") se identifican gracias a la base LCDB.
A la derecha: resultados de simulaciones numéricas que reproducen esta distribución. Las líneas grises indican una marcada diferencia en la distribución. El efecto YORP: cómo la luz solar influye en la rotación de los asteroides
El efecto YORP (Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack) describe cómo la radiación térmica emitida por un asteroide puede modificar su velocidad de rotación. Cuando la superficie de un asteroide absorbe la luz solar, se calienta y reemite esta energía en forma de radiación infrarroja.
Esta emisión térmica produce un empuje minúsculo pero acumulativo. La forma irregular del asteroide hace que este empuje no se distribuya uniformemente, creando un par neto que puede acelerar o frenar la rotación. El efecto es particularmente significativo para los asteroides pequeños cuya superficie es grande en relación con su masa.
En escalas de tiempo de millones de años, el efecto YORP puede transformar radicalmente la rotación de un asteroide. Puede sincronizar su rotación, o por el contrario acelerarla hasta provocar la dislocación del objeto por fuerza centrífuga.
La comprensión de este efecto permite a los astrónomos rastrear la historia térmica y rotacional de los asteroides, ofreciendo pistas sobre su edad y evolución en el Sistema Solar.
La estructura interna de los asteroides: acumulaciones de escombros cósmicos
La mayoría de los asteroides no son bloques rocosos monolíticos sino más bien 'rubble piles' - agregados de fragmentos mantenidos unidos por la débil gravedad. Esta estructura particular resulta de miles de millones de años de colisiones sucesivas que han quebrado y reensamblado los materiales primitivos.
Estas acumulaciones presentan una porosidad importante, con hasta 50% de vacío en su volumen total. Esta estructura explica su baja densidad promedio y su comportamiento mecánico particular. Durante un impacto, la energía se absorbe y dispersa a través de la red de fragmentos en lugar de concentrarse en un punto.
La superficie de los asteroides generalmente está cubierta por una capa de regolito - un polvo fino producido por el bombardeo micrometeorítico continuo. Esta capa puede alcanzar varios metros de espesor en los asteroides más grandes y modifica sus propiedades térmicas y mecánicas.
Comprender esta estructura interna es importante para las misiones espaciales que buscan muestrear o desviar asteroides. Un 'rubble pile' reaccionará de manera diferente a un impacto que un cuerpo sólido, requiriendo enfoques específicos para las operaciones de defensa planetaria.
Fuente: EPSC Abstracts