Cometas Interestelares: Cuando el Universo Envía a sus Mensajeros

Cometas Interestelares: Miles de Millones de Años de Vagabundeo para un Solo Paso

Cuerpos errantes eyectados de su sistema de origen

Los cometas interestelares son cuerpos celestes errantes, nómadas galácticos que no orbitan alrededor de ninguna estrella. Eyectadas de su sistema de origen durante la formación de los planetas, derivan libremente por el espacio interestelar, sometidas únicamente a la gravedad colectiva de la Vía Láctea. A diferencia de los cometas llamados "locales", que se desplazan en órbitas elípticas cerradas alrededor del Sol, siguen trayectorias hiperbólicas (curva abierta cuya excentricidad es estrictamente superior a 1, que no permite una órbita cerrada alrededor del Sol) (excentricidad superior a 1).

Trayectorias hiperbólicas sin retorno

Estos objetos cruzan nuestro vecindario estelar una sola vez, por puro azar de trayectoria, sin ser nunca captados por la gravedad solar, antes de partir hacia las profundidades de la Galaxia durante otros cientos de millones de años.

N.B.:
Durante el nacimiento de un sistema estelar, las perturbaciones gravitatorias de los planetas en formación eyectan miles de millones de pequeños cuerpos al espacio interestelar. Nuestro propio Sol liberó una cantidad considerable de tales escombros. Estos escombros vagan hoy por la Galaxia transportando la huella química de su sistema de origen (minerales, hielos, moléculas orgánicas) como otras tantas "botellas al mar" en el océano cósmico.

El descubrimiento de 'Oumuamua: un precedente histórico

Una detección fortuita por Pan-STARRS1

El 19 de octubre de 2017, el astrónomo Robert Weryk (nacido en 1982), que trabajaba con el telescopio Pan-STARRS1 en Hawái, detectó un objeto que se desplazaba a una velocidad inusual, muy superior a la que la sola gravedad solar puede explicar. Este objeto recibió la designación 1I/'Oumuamua (primer objeto interestelar confirmado, cuyo nombre hawaiano significa aproximadamente 'mensajero venido de lejos el primero'), un término hawaiano que significa aproximadamente "explorador venido de lejos". Se trataba del primer objeto interestelar confirmado jamás detectado en nuestro sistema solar.

El objeto fue detectado cuando ya se alejaba rápidamente del Sol, después de su perihelio. Los astrónomos solo dispusieron de unas semanas para observarlo antes de que se volviera demasiado débil. Los intentos de espectroscopía, que habrían permitido identificar moléculas en superficie o en desgasificación, resultaron en gran parte infructuosos por falta de señal suficiente.

Una aceleración no gravitatoria inexplicada

Su desconcertante comportamiento suscitó de inmediato una intensa controversia científica. Su forma parecía muy alargada y presentaba una variación periódica de luminosidad que sugería una rotación tumultuosa. Más sorprendente aún, su aceleración no correspondía por completo a las predicciones gravitatorias: se midió un exceso de empuje, no gravitatorio.

Borisov: la primera confirmación de un cometa interestelar

Un descubrimiento amateur desde Crimea

El 30 de agosto de 2019, el astrónomo amateur ucraniano Gennady Borisov (nacido en 1966) descubrió, desde su observatorio de Crimea, un objeto de aspecto claramente cometario. Rápidamente se calculó su órbita hiperbólica: su excentricidad de 3,356 no dejaba ninguna duda sobre su origen interestelar. El cometa recibió la designación oficial 2I/Borisov, segundo objeto interestelar confirmado y primero en mostrar sin ambigüedad una actividad cometaria clásica.

Una composición química reveladora

A diferencia de 'Oumuamua, 2I/Borisov se mostró mucho más familiar. Análisis espectroscópicos realizados desde tierra y desde el espacio revelaron la presencia de monóxido de carbono (CO), agua (H₂O) y cianuro (CN), compuestos que se encuentran habitualmente en los cometas de nuestro propio sistema solar. Trabajos publicados en la revista Nature Astronomy por los equipos de Piotr Guzik y de Bin Yang en 2020 mostraron que este cometa presentaba una proporción de CO particularmente elevada, muy superior a la media de los cometas solares, lo que sugiere una formación en un entorno frío, a gran distancia de su estrella de origen.

Por primera vez, la humanidad podía analizar directamente la composición química de un cuerpo celeste formado en otro sistema estelar, aportando así restricciones observacionales sobre los procesos de formación planetaria a escala galáctica.

Varios criterios permiten identificar un objeto interestelar

Los cuatro criterios orbitales y dinámicos

La identificación de un objeto interestelar se basa en varios criterios físicos y orbitales complementarios.

• Una excentricidad orbital superior a 1: la órbita es abierta, hiperbólica, y el objeto no puede estar ligado gravitatoriamente al Sol.
• La velocidad residual después del paso: un objeto ligado al Sol se frena progresivamente al alejarse, hasta detenerse y dar media vuelta. Un objeto interestelar, en cambio, conserva una velocidad positiva incluso a distancias muy grandes: nunca se detiene. Para 'Oumuamua, esta velocidad residual era de unos 26 km/s, y para 2I/Borisov de unos 32 km/s.
• Una energía orbital positiva (\(\varepsilon >0\)): esta energía mide el equilibrio entre lo que posee el objeto (su energía cinética \(\frac{v^2}{2}\)) y lo que le "cuesta" al Sol escapar (su energía potencial \(\frac{GM_\odot}{r}\)). Si el balance es negativo, el objeto es prisionero del Sol. Si es positivo, el objeto es libre: es el caso de todo cometa interestelar.
• Una dirección de origen coherente: al remontar la trayectoria, el punto radiante del objeto debe apuntar hacia el espacio interestelar, sin relación con los reservorios conocidos de cometas del sistema solar como la nube de Oort o el cinturón de Kuiper.

Cuadro recapitulativo de los objetos confirmados

El siguiente cuadro recapitula los dos objetos interestelares confirmados hasta la fecha, con sus principales características orbitales y físicas.

Lo que los cometas interestelares nos enseñan sobre la Galaxia

Muestras naturales de materia extrasolar

Más allá de la curiosidad científica, los cometas interestelares son muestras naturales de materia extrasolar. Su composición química refleja las condiciones físicas y químicas que reinaban en el disco protoplanetario de su estrella de origen: temperaturas, relaciones isotópicas, abundancias moleculares. Cada objeto interestelar es, en cierto modo, la huella química de un entorno estelar desconocido.

Panspermia e intercambios químicos galácticos

La idea de que materiales químicos circulan de un sistema estelar a otro a través de tales objetos está estrechamente ligada al concepto de panspermia (hipótesis según la cual microorganismos o sus precursores químicos podrían ser transportados entre sistemas estelares por meteoritos, cometas u otros cuerpos celestes). Si moléculas orgánicas complejas, e incluso compuestos prebióticos, pueden resistir el viaje interestelar, la posibilidad de un intercambio químico entre sistemas estelares no puede descartarse.

Más fundamentalmente, la detección y el estudio de estos objetos confirman que nuestro sistema solar no está aislado en la Galaxia. Está bañado en un flujo continuo de materia venida de otras partes, un intercambio permanente de escombros planetarios que teje, a escala de miles de millones de años, una especie de tejido químico común entre los sistemas estelares de la Vía Láctea.