El Impacto

EL IMPACTO I pasado mes de Julio, entre los días 16 y 22, tuvo lugar un fenómeno largamente esperado y que se constituyó como el mayor suceso astronómico del siglo: la colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 contra Júpiter, y en concreto, en su cara oculta, sobre el paralelo 43 (hemisferio sur). 1. Historia del cometa: ¿Qu ié n o quiénes lo descubrieron? El cometa fue descubierto hacia finales de Marzo de 1993 por dos astrónomos, Carolyn Shoemaker y su esposo Eugene, encargados en ta - reas de investigación para el US G eo logical Survey. La perfecta armonía en el trabajo de ambos especialistas (Eugene, en desarrollo en técnicas de análisis fotográfico, y Carolyn, en interpretación y estudio de imágenes), les hace ser partícipes, hasta entonces, del descubrimiento de más de una treintena, entre cometas y asteroides (la diferencia entre estos dos cuerpos celestes estriba en el origen, tamaño y composición; así, un cometa puede originarse en el espacio interestelar o bien en el interior del sistema solar (se puede saber conociendo la excentricidad de su órbita), en cualquier caso se considera que está compuesto básicamente de hielo cósmico, por lo que su densidad y masa es bastante pequeña; mientras que el asteroide se origina en el sistema solar por la escisión de algún ANA MARIA PEÑAS DIAZ es es tudiante de quinto curso de Ingeniería T éc nica Superi or de Telecomunicaciones de Barcelona (UPC). Ana María Peñas Díaz cuerpo planetario y está constituido sólo de roca y polvo, y no de hielo). Este matrimonio coordinaba sus estudios con otros as trónomos entre los que estaba David Levy. Los tres contactaron con Jim Scotti, astrónomo a cargo del te lescopioSpacewatch, de 91 cm de apertura y cámara digital CCD, el más potente del observatorio Kitt Peak en Arizona (EUA), qu ie n con fi rm aría que el cometa descubierto y bautizado por Brian Marsden, científico de la Unión Astronómica Internacional, con el nombre de Figura 1.- Imagen obtenida por el Telescopio Espacial Hubble (HST) el 18 de m ay o. Se aprecian los veintiún fragmentos del cometa, en dirección a Júpiter. Foto extraída del Bulle rin ESA (European Space Agenc y) . • B RANCA D'EsTUDlANTS DE L' IEEE DE B ARCELONA 43 Shoemaker-Levy 9, estaba en realidad fonna<Jp por una cadena de cometas separados y visitaba Júpiter cada dos años. El análisis de la excentricidad de su órbita recogía un valor muy próximo a la unidad (con exactitud, 0,9988), por tanto muy excéntrica y con muy pocas probabilidades de que el cometa pudietaba la posibilidad de que fueran únicamente de unos pocos centenares de metros. El hecho es que, en todos los fragmentos se detectaba núcleo, cola y coma (envuelve al núcleo), pero no era fácil distinguir el núcleo de la coma de ahí las complicaciones al estimar las dimensiones. Por últira escapar de la atracción gravitatoria en el punto más lejano del planeta. Su órbita se situaba casi exactamente en el plano del ecuador del planeta (2,71 grados de inclinación respecto al ecuador). Se cree que El cometa Shoemaker-Levy 9 fue descubierto hacia finales de Marzo de 1993 por dos astrónomos, Carolyn Shoemaker y su esposo Eugene, encargados en tareas de investigación para el US Geological Survey. mo es interesante conocer qué efectos tendría, teóricamente, el impacto provocado por uno de esos fragmentos: Si suponemos que el fragmento es más o menos esferoidal, con un rael cometa rotaba alrededor del sol hasta que fue capturado por la fuerza gravitatoria de Júpiter hacia los años 70 (no es posible conocer con exactitud la fecha ní tampoco la órbita que tenía). También se cree que fue en Julio de 1992 cuando entró en una órbita muy cercana a Júpiter a unos 234.000 km/h atravesando el límite de Roche (Este límite establece la distancia mínima a la que dos cuerpos celestes pueden acercarse sin que sus respectivas fuerzas gravitatorias les afecten) y se disgregó en veintiún fragmentos (unos veinte fueron detectados desde el Observatorio de Mauna Kea, en Hawai, mientras que dos lo fueron por el Telescopio Espacial Hubble (HST). Existen distintas discrepancias en cuanto a las dimensiones del cometa original y de los distintos fragmentos en que se disgregó; Así las imágenes obtenidas por el HST (que había sido operado meses antes de 'cataratas') corroboraban la hipóte- . sis de aquellos que afInnaban que los fragmentos no tenían más de 4 km de diámetro, así como que el cometa original no debía haber superado los 10. Otros, como David Jewit, de la Universidad de Hawai, rebajaban la cifra de los fragmentos a menos de 1 km de diámetro. Incluso no se descar44 dio de 2 km, compuesto únicamente por hielo cósmico (por lo que su densidad sería la del agua), y que se precipita a Júpiter con una velocidad relativa de 60 km/s, tendríamos: Volumen = 4/3 x Jt x r3 = 3'351x10 16 cm 3 Masa = 3'351 x 10 16 g Ec = 1/2 x m x v2 = 6'031 X 1029 ergios m = masa del fragmento v = velocidad con que se precipita el fragmento r = radio del fragmento Puesto que un megatón equivale a 4'18x10 22 ergios, la energía que poseerá un fragmento con las dimensiones anteriores será: 6'031 X 1029 /4'18 X 1022 = 14428229'67 megatones Es decir, dicho fragmento liberará una energía equivalente a 14 millones y medio de bombas de hidrógeno de 1 megatón cada una. La mayor parte de esta energía se transformará en luz y calor. Como ejemplo, el primer impacto sobre Júpiter tuvo lugar el 16 de julio; el fragmento, que no era de los de mayores, se precipitó con una fuerza de casi un millón de bombas de hidrógeno levantando nubes de gas caliente hasta casi 1600 km hacia el espacio exterior y dejando una mancha obscura, tipo ovalada, sobre la zona impactada del planeta. 2. ¿ Qué medios se disponía para la observación? Desde la Tierra se contaba con tres gigantescos telescopios, dos situados en el Observatorio de MaunaKea (Hawai), y el tercero, el Kuiper, de 0.91 m de diámetro; los tres trabajando en el sistema de infrarrojo (transforma en imágenes el calor emitido por las nubes de gas tras un impacto). En España se seguía el acontecimiento desde diversos observatorios: desde el Teide , con el Telescopio Carlos Sánchez (TCS) de 1,54 metros, y el Telescopio IAC80; desde el Roque de los Muchachos, en La Palma, con el Telescopio Nórdico (NOT), de 2,56 metros (estos tres telescopios, provistos de cámaras infrarrojas, obtuvieron muy buenas imágenes del primer impacto , además colaboraban en un proyecto internacional de seguimiento del cometa); desde Calar Alto, en Almería; desde Sierra Nevada, en Granada, el cual también colaboraba en un proyecto, consistente en el estudio de la evolución de Júpiter durante las colisiones mediante un espectrógrafo de imágenes, llamado VNIR; el telescopio Fabra, en Barcelona; y en Francia cabe destacar el Observatorio Pic du Midi, en los Pirineos Centrales. Desde el espacio destacan: las imágenes que aportaría el Telescopio Espacial Hubble (HST); la sonda Ulysses; el Satélite Explorador en el Ultravioleta Extremo (EUVE), que como su nombre indica recogía la radiación ultravioleta (la cual, debido a la atmósfera, no puede llegar a los telescopios terrestres); los tripulantes de la estación espacial rusa MIR; la sonda Galileo y el Voyager 2. Cabe destacar la proximidad en que se encontraba la sonda Galileo a Júpiter en el momento del choque, a unos 230 millones de km; no ocuBURAN N°4 NOVEMBRE 1994 rría igual con el Voyager 2, que estaba a 6000 millones de km (recordemos que el Voyager 2 es conocido como ' El Gran Viajero Del Espac io ', y gracias a él se conocen los planetas Urano y Neptuno). Aquí se ha pretendido de stacar los principales medios que se disponía para el seguimiento del impacto, son muchos los observatorios no nombrados y repartidos por todo el globo terrestre que también se sumaron e incluso aficionados con pequeños telescopios. La expectación fue enorme , propia de un acontecimiento que sólo tiene lugar una vez en millones de años. 3. ¿ Qué se pudo observ ar ? Prim eros dat os. Primero de todo se ha de aclarar que desde la Tierra las colisiones no podían ser observadas directamente puesto que éstas se producían en la cara oculta de Júpiter; no obstante debido a la rápida rotación de Júpiter (el día joviano dura unas diez horas) los efectos podían verse desde la Tierra apenas diez minutos después impacto, mientras tanto los cambios de brillo que se iban sucediendo en las lunas mayores de Júpiter, consecuenFig ur a 2.- Ima ge n obtenida por el HST . Se aprecian los efectos de ocho impactos (correspondientes a las manchas obscuras). Foto extraída del boletín del ESA (European Space Ag ency ). • BRA NC A D'EsT U DIA NT S DE L'IEEE DE B AR CE LONA cia de la luz reflejada por el impacto en la zona de dicho planeta, nos daban una primera aproximación de la magnitud de las explosiones que allí se estaban produciendo . Centrándonos en los 'días clave'; impactaron veintiún fragmentos, de los cuales sólo se habían identificado once mediante un núcleo y una letra. El HST descubrió dos núcleos, pero también descubrió que otros dos, identi ficados desde el Mauna Kea, habían desaparecido, posiblemente se habrían disgregado en fragmentos mucho más pequeños y dificilmente identificables. El choque de estos núcleos fue el siguiente: -El primer impacto fue el nú - cleo A, el 16 de Julio, que resultó ser de una masa cien veces mayor a lo supuesto inicialmente. Se calculó que la energía liberada había sido de más de un millón de megatones. -Los núcleos B, C, G, y H cayeron entre los días 17 y 18, los dos primeros de dimensiones menores. Se destacó el hecho de que el núcleo G dejara una gran nube blanca tras su impacto, superando en su máximo de intensidad la luminosidad total del planeta (esto último también ocurrirá con los núcleos K, L, Q 1 Y Q2), esta nube blanca sólo pudo ser observable desde Oceanía. De l as primeras observaciones se sacó la conclusión de que no había relación directa entre el brillo óptico de los fragmentos antes del impacto, y el flujo de luz infrarroja que se detectaba después, puesto que teniendo el núcleo H mayor luminosidad que el A, había originado efectos similares tras el impacto. -Tres impactos tuvieron lugar el día 19 ; dos procedentes del núcleo K (se disgregó) y el núcleo L. Las explosiones producidas por estos impactos, de miles de km por encima de la atmósferajoviana, fueron perceptibles incluso por telescopios pequeños, como ocurrió con el núcleo L, ya que se alcanzaron temperaturas muy superiores a lo que en un principio se había previs to , y superiores también a las observables en el espectro infrarrojo, como consecuencia de ello se llegaron a saturar los sensores del Observatorio del Teide, Pic du Midi, Mauna Kea, y del propio HST . 45 Estos impactos dejaron tras de sí unas manchas negras o huecos obscuros sobre la superficie joviana. - El día 20 chocó el cuerpo central Q 1, Y si en un principio se pensó que dado que este núcleo poseía el tamaño made diez horas. Puesto que el ciclo de rotación de Júpiter es también de diez horas, los tres fragmentos fueron a caer en el mismo lugar del planeta, simulando un auténtico bombardeo. ram os ante el choque, di ficilmente se rí a éste evitabl e. yor (ent re 2 y 4 km) originaría la máxima explosión, los re - sultados fueron completamente distintos y su impacto fue menor al del fragmento L (que era de dimensión menor). Así se estimó que el fragmento L había originado una man cha negra de 20000 km de diámetro (a l go ma yor que la Tierra), Se ha de aclarar que desde la Ti erra las - Por último, el día 22 cayó el úl timo frag - mento, sin mayores consecuencias. Para Car! Sagan (profesor de Astronomía y Ciencias Es paciales de David Duncan y Presidente de la Sociedad Planetaria, además de aut or de la serie televisiva Cosmos) es posible plantearse la manera de desvi ar la trayectoria de los cometas, mediante exp losiones nuclea re s en su entorno, y desarrollar la tecnología hacia este campo. El problema que expone es que si esto fuera pos ible y se di spusiera de esa tecnología, si cayera en 'ma las mano s' (no hace falta recordar qué países disponen hoy en día de armas nucleares y qué fuerza mayor representaría esta tecnología) podría ser utilizada de manera adversa, es decir, desviando cualquier come ta detectado, pero hacia la Tierra. Para Sagan la solución es una cues ti ón de ti empo: cada diez mil años impacta sobre la Tierra un objeto de doscientos metros de longitud, y cada millón de años uno de varios kilómetros. Se tardaría menos en, detectado un cometa, desviarlo hacia la Tierra, que es tar esperando a que un buen día (es un decir, porque de colisiones de los cometas no podían ser observadas 4. ¿Qué consecuencias se extraen? ¿Qué queda por conocer? directamente pu esto que éstas se producían en la cara oculta de Júpiter. El impacto del cometa ha supuesto para Júpimientras que el fragmento Q 1, siendo ma yo r, apenas había originado una mancha de 3000 km. Este h ec ho, en principio contradictorio, llevó a los expertos a dardo s primeras versiones: a) Se había partido de la idea de que el núcleo del cometa estuviera únicamente compuesto por hielo. Si en lugar de esto, se hubiera con siderado la posibilidad de que también estuviera compuesto p or rocas (hierro O silicatos), y que en este caso, el fragmento Q I fuera únicamente de hielo, mientras que el L lo estuviera de rocas, entonces puesto que el L tendría ma yor densidad, y se rí a más compacto se habría eva porado menos, y habría liberado mayor energía, aunque fuera de menor tamaño. b) Esta versión es partidaria de una relación entre bri ll o, tamaño y masa: considera que puesto que los fragmentos Q l Y Q2 eran más compactos (eran l os cuerpos centrales) hubiera sido posible que penetraran más profundamente en la atmósfera joviana y que el brillo de la explosión quedara tapado por la estratosfera superior y las nubes del planeta, con lo cual, de cara al espacio exterior, no se habría visto realmente la magnitud de la explosión. - El día 21 impactaron tres fragmentos, Q2, R, y S en intervalos 46 ter, en un princ ipio, una se ri e de manchas obscuras de hasta tr einta mil km. Estas manchas son nubes y remolinos de gas y polvo, cuya vida dentro de su atmósfera es aún impredecible por los científicos. Se cree que la cantidad de energía liberada por todos lo s fragmentos del cometa superó bueno nada) miles de veces a la Desde la Tierra se contaba contenida en todo a pareciese un cometa directo hacia nosotros. el arsenal nucl ea r del mundo. Si el mismo acontecimiento hubiera tenido lugar en la Tierra, algo no imposible pero sí improbable, hubiera sido una catástrofe comparable por la producida por el con tres gigantescos telescopios, dos situados en el Observatorio de Mauna Kea (Hawai), y el tercero, el Kuiper, de 0.91 m de diámetro; lo s tres trabajando en el sistema de infrarrojo. Por último, son muchos los datos obtenidos de este grandioso acontecimiento; ahora queda una enorme tarea de análimeteorito caído en Chicxulub (M éx ico), y que ava la la hipótesis de que fue el causante de la desaparición de los dinosaurios: se su pone que tras la explosión una secuela de gases, nubes, y polvo provocaron un obscurecimiento de años en la Tierra, algo que se ha ll egado a llamar ' invierno nuclear', y que acabó con la mayoría de organismos vivos. Hoy en día existen detectores de cometas y asteroides, que si bien nos avisarían con ti empo para prepasis y estud io par a ci entíficos yes pecialistas. Esperemos que dentro de unos años podamos conocer más cosas sob re Júpiter, en especial sobre su núcleo, estructura y composición de su atmósfera, y también de los cometas y su composición química. Quizás también ll eguemos a saber un poco más sobre qué fue lo que acabó con los dinosaurios ahora que par ece que han 'res ucitado' en las mentes de todos nosotro s. Sólo cabe esperar y el ti empo lo dirá. BU RA N N° 4 OVE MB RE 1994