El misterio del Oumuamua: su extraña forma podría deberse a la fragmentación por el choque con estrellas

Una nueva investigación en 'Nature Astronomy' ofrece las primeras pistas integrales sobre cómo se formó y de dónde vino 'Oumuamua el primer objeto interestelar conocido que visita nuestro sistema solar, un cuerpo alargado con forma de cigarro descubierto en 2017.

El primer autor, Yun Zhang, de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China y el coautor Douglas NC Lin, de la Universidad de California, utilizaron simulaciones por computadora para mostrar cómo se pueden formar objetos como 'Oumuamua bajo la influencia de las fuerzas de marea como las de los océanos de la Tierra. Su teoría de la formación explica todas las características inusuales de 'Oumuamua.

"Mostramos que los objetos interestelares similares a 'Oumuamua pueden producirse a través de una extensa fragmentación de las mareas durante los encuentros cercanos de sus cuerpos progenitores con sus estrellas anfitrionas, y luego ser expulsados al espacio interestelar", explica Lin, profesor emérito de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz.

Descubierto el 19 de octubre de 2017 por el Telescopio panorámico de prospección y el Sistema de respuesta rápida 1 (Pan-STARRS1) en Hawai, 'Oumuamua no se parece en nada en nuestro sistema solar, según Zhang. Su superficie seca, su forma inusualmente alargada y su movimiento desconcertante incluso llevaron a algunos científicos a preguntarse si se trataba de una sonda alienígena.

"Es realmente un objeto misterioso, pero algunos signos, como sus colores y la ausencia de emisión de radio, apuntan a 'Oumuamua como un objeto natural", razona Zhang. "Nuestro objetivo es crear un escenario integral, basado en principios físicos bien entendidos, para juntar todas las pistas tentadoras", añade Lin.

Los astrónomos esperaban que el primer objeto interestelar que detectaron fuera un cuerpo helado como un cometa. Los objetos helados como los que pueblan la nube de Oort, un reservorio de cometas en los confines de nuestro sistema solar, evolucionan a distancias muy grandes de sus estrellas anfitrionas, son ricos en volátiles y a menudo son expulsados de sus sistemas anfitriones por interacciones gravitacionales.

También son muy visibles debido a la sublimación de compuestos volátiles, lo que crea la cola de un cometa cuando el sol lo calienta. La apariencia seca de 'Oumuamua, sin embargo, es similar a los cuerpos rocosos como los asteroides del sistema solar, lo que indica un escenario de eyección diferente.

Otros investigadores han calculado que debe haber una población extremadamente grande de objetos interestelares como 'Oumuamua. "El descubrimiento de 'Oumuamua implica que la población de objetos interestelares rocosos es mucho mayor de lo que pensábamos anteriormente --calcula Zhang--. De media, cada sistema planetario debería expulsar en total unos cien billones de objetos como 'Oumuamua. Necesitamos construir un escenario muy común para producir este tipo de objeto".

Cuando un cuerpo más pequeño pasa muy cerca de uno mucho más grande, las fuerzas de marea del cuerpo más grande pueden romper el más pequeño, como sucedió con el cometa Shoemaker-Levy 9 cuando se acercó a Júpiter.

Los procesos de interrupción de marea pueden expulsar algunos desechos en el espacio interestelar, lo que se ha sugerido como un posible origen para 'Oumuamua. Pero si ese proceso podría explicar las características desconcertantes de 'Oumuamua seguía siendo altamente incierto.

Zhang y Lin realizaron simulaciones por computadora de alta resolución para modelar la dinámica estructural de un objeto volando cerca de una estrella. Descubrieron que si el objeto se acerca lo suficiente a la estrella, ésta puede romperlo en fragmentos extremadamente alargados que luego son expulsados al espacio interestelar.

"La forma alargada es más convincente cuando consideramos la variación de la resistencia del material durante el encuentro estelar. La relación de eje largo a eje corto puede ser incluso mayor que diez a uno", añade Zhang.

El modelado térmico de los investigadores mostró que la superficie de los fragmentos resultantes de la interrupción del cuerpo inicial se derretiría a una distancia muy corta de la estrella y se volvería a condensar a mayores distancias, formando así una corteza cohesiva que garantizaría la estabilidad estructural de la forma alargada.

"La difusión de calor durante el proceso de interrupción de las mareas estelares también consume grandes cantidades de volátiles, lo que no solo explica los colores de la superficie de 'Oumuamua y la ausencia de cola visible, sino que también aclara la sequedad inferida de la población interestelar --precisa Zhang--. Sin embargo, algunos volátiles de alta temperatura de sublimación enterrados bajo la superficie, como el hielo de agua, pueden permanecer en forma condensada".

Las observaciones de 'Oumuamua no mostraron actividad cometaria, y solo el hielo de agua es una posible fuente de desgasificación para explicar su movimiento no gravitacional. Si 'Oumuamua fue producido y expulsado por el escenario de Zhang y Lin, se podría activar un montón de hielo de agua residual durante su paso por el sistema solar. La desgasificación resultante provocaría aceleraciones que coinciden con la trayectoria de cometa de 'Oumuamua.

"El escenario de fragmentación de las mareas no solo proporciona una forma de crear un solo 'Oumuamua, sino que también representa la vasta población de objetos interestelares similares a los asteroides", asegura Zhang.

Los cálculos de los investigadores demuestran la eficiencia de las fuerzas de marea en la producción de este tipo de objeto. Los posibles progenitores, incluidos los cometas de larga duración, los discos de escombros e incluso las súper-Tierras, podrían transformarse en piezas del tamaño de 'Oumuamua durante los encuentros estelares.

Este trabajo admite estimaciones de una gran población de objetos interestelares tipo 'Oumuamua. Dado que estos objetos pueden atravesar los dominios de zonas habitables, no se puede descartar la posibilidad de que puedan transportar materia capaz de generar vida (llamada panspermia).

"Este es un campo muy nuevo. Estos objetos interestelares podrían proporcionar pistas críticas sobre cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios", apunta Zhang.

Según Lin, "'Oumuamua es solo la punta del iceberg. Anticipamos que muchos más visitantes interestelares con rasgos similares serán descubiertos por la observación futura con el próximo Observatorio Vera C. Rubin".

"A medida que se descubran futuros objetos interestelares en los próximos años, será muy interesante ver si alguno exhibe propiedades similares a Oumuamua. Si es así, puede indicar que los procesos descritos en este estudio están muy extendidos", añade Knight.