S'ha descobert un segon asteroide troià de la Terra

Clic per engrandir. Amb l'ajuda del telescopi SOAR (sigles de Southern Astrophysical Research;
Recerca Astrofísica del Sud) de 4.1 metres al Cerro Pachón a Xile, els astrònoms han confirmat
que un asteroide descobert l'any 2020 per l'enquesta Pan-STARRS1. anomenat 2020 XL5, és
efectivament un troià. En aquesta imatge artística, l'asteroide es mostra en primer pla inferior
esquerre. Els dos punts brillants a dalt a l'esquerra, son la Terra (dreta) i la Lluna (esquerra).
El Sol apareix a la dreta. Crèdit: NOIRLab, NSF, AURA, J. Da Silva

Cada planeta del Sistema Solar que orbita al voltant del Sol té punts de Lagrange, el més famós dels quals en el cas de la Terra és L2, on es troba en òrbita el telescopi James-Webb. Tanmateix, en L4 i L5 també s'ha de poder trobar l'equivalent dels asteroides que anomenem troians, com en el cas de Júpiter. Els astrònoms han estat durant molt de temps buscant-los amb les mans buides, però avui finalment s'ha descobert un segon troià terrestre.

Lucy, la nova sonda de la NASA que explorarà els asteroides troians. El 16 d'octubre, la NASA
enviarà la seva nova sonda, Lucy, a l'espai. El dispositiu es dirigirà a Júpiter per estudiar els
asteroides que orbiten a la mateixa òrbita que el gegant gasós, anomenats "troians". Els estudi
realitzats per la Lucy permetran conèixer més sobre la història del sistema solar. 

El gran matemàtic Henri Poincaré creia haver demostrat fa poc més d'un segle que no era possible trobar una solució analítica general que descrigués les òrbites de tres cossos, a diferència del cas de dos cossos resolts completament per Newton amb funcions elementals. Per tant, calia cenyir-se a les tècniques d' integració numèrica de les equacions diferencials d'aquests predecessors.

De fet s'equivocava, com va demostrar el matemàtic Karl Frithiof Sundman a principis del segle XX. La solució general existeix però quan es vol utilitzar-la, els càlculs necessaris són molt llargs i lents d'executar-se. L'arribada dels ordinadors després de la Segona Guerra Mundial també canviarà la situació en permetre que els mètodes d'integració numèrica mostrin el seu poder, tal com mostra clarament el premi Nobel Richard Feynman en el seu curs de primer any de física.

En qualsevol cas, ja hi havia solucions analítiques exactes però específiques al problema dels tres cossos, el més conegut dels quals és, per descomptat, el de Joseph Lagrange. Ja al segle XVIII, havia demostrat que sempre existien per a dos cossos, per exemple el Sol i la Terra, una sèrie de cinc punts anomenats des de llavors "punts de Lagrange", on un tercer cos petit podria estar en un estat d'equilibri i relativa immobilitat en relació amb els altres dos cossos.

Alguns d'aquests punts són estables, com L4 i L5, és a dir que si el tercer s'aparta una mica d'aquests punts patirà una força que tendeix a mantenir-lo, mentre que altres, com L2, són inestables. També és per aquest motiu que diversos satèl·lits d'observació famosos com Planck i avui el James Webb s'han enviat al punt L2 de la Terra i el Sol, tal com explica el vídeo del Cnes a continuació sobre això.

Podeu triat l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Potser coneixeu els L5 a la Terra,
però coneixeu els cinc punts L a l'espai? Aquests són els punts de Lagrange i són molt útils per
posicionar determinats satèl·lits... o telescopis espacials com el Webb. T'ho expliquem tot en
aquest vídeo. Crèdit: CNES

Troians a tot el sistema solar

Els punts de Lagrange no són teòrics ni per a l'astronàutica ni per a l'astronomia perquè fa temps que se sap que els punts de Lagrange L4 i L5 del sistema Sol-Júpiter han atrapat durant la història del Sistema Solar molts cossos petits celestes, asteroides que s'han anomenat troians, i que es troben a l'òrbita de Júpiter a 60° cap endavant o cap enrere.

De fet, el primer asteroide troià va ser descobert l'any 1906 per Max Wolf precisament prop de Júpiter, a L4. Va precedir el gegant gasós per 60° en la seva òrbita, il·lustrant per primera vegada les prediccions fetes per Lagrange el 1772. Ara en sabem diversos milers d'ells associats a Júpiter i unes quantes desenes en total per a Venus, Mart, Urà i Neptú.

En teoria, la Terra també n'hauria de tenir, però la caça de troians al nostre Planeta Blau no és paradoxalment de cap manera òbvia, malgrat la proximitat de L4 i L5 al sistema Sol-Terra. De fet, no va ser fins al 2011 que es va descobrir el primer cos d'aquest tipus: 2010 TK7.

Tal com explica un comunicat de premsa de l'ESA, només es podia esperar detectar troians terrestres durant petites finestres d'observació just abans de la sortida del sol o després de la posta del sol, quan un dels punts de Lagrange assoleix el pic a l'horitzó mentre el Sol està amagat a sota. Tanmateix, aquestes finestres són curtes, no permeten observacions llargues i sobretot malauradament, requereixen que els telescopis estiguin apuntats en angles propers a l'horitzó on les condicions d'observació són les pitjors.

                    Imatges de drone del telescopi SOAR al Cerro Pachón a Xile, part de l'Observatori Interamericà
 Cerro Tololo, un programa del NOIRLab de NSF. El Telescopi Gemini Sud i l'Observatori Vera
C.-Rubin són visibles al fons. Crèdit: CTIO, NOIRLab, SOAR, NSF, AURA, JP Burgos

Futures claus per a la colonització del Sistema Solar?

Però, avui, membres del NOIRLab (sigles de National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory; Laboratori Nacional d'Investigació d'Astronomía Óptica-Infrarroja) i dues publicacions d'accés obert a les famoses revistes Nature Communications i The Astrophysical Journal Letters confirmen l'existència a L4 d'un segon asteroide troià per a la Terra que es va detectar originalment a la Terra el 12 de desembre de 2020 amb els instruments de Pan-STARRS1 a Hawaii.

Observat més de prop, en particular, amb el telescopi SOAR (Recerca Astrofísica del Sud) de 4,1 metres al Cerro Pachón a Xile, el troià 2020 XL₅, amb la seva mida de més d'un quilòmetre, és aproximadament tres vegades més gran que el TK7 de 2010. 

La millor determinació dels seus paràmetres orbitals no deixa cap dubte sobre la seva naturalesa. Les observacions també mostren que probablement és un asteroide de tipus C, per tant, un dels que constitueixen aproximadament el 75% dels asteroides del Sistema Solar. Són molt foscos i es creu que són químicament i mineralògicament semblants als meteorits de condrites carbòniques. Per tant, és un record de la composició química del sistema solar primitiu.

Amb el 2020 XL₅ d'alguna manera a l'abast, podria ser objecte de missions, possiblement tripulades, potencialment molt xerrades sobre la cosmogonia del Sistema Solar. Si existeixen altres troians d'aquest tipus, podrien servir de base on explotar els materials necessaris per a la construcció  de les colònies espacials somiades per Jeff Bezos.

Els càlculs de la mecànica celestial indiquen, però, que 2020 XL₅ no es quedarà a L4 per sempre. Tot i així, uns 4.000 anys abans que la combinació de pertorbacions gravitatòries dels altres planetes del Sistema Solar el desallotgés.

Treu l'idioma de subtitulació ala configuració del video. El gran matemàtic Lagrange va canviar la cara
de les matemàtiques i la física posant les bases del càlcul variacional i la mecànica analítica. El seu treball
en mecànica celeste és fonamental, però Lagrange també havia començat a netejar el territori on Évariste
Galois descobriria la teoria de grups. Crèdit: Henri Poincaré Institute, YouTube 

 

Ho he vist aquí.

Mira! un disc protoplanetari al voltant d'una nana marró

Clic per engrandir. Una xarxa de ciència participativa, Disk Detective, ha permès trobar
un disc protoplanetari al voltant d’una nana marró prop del Sol. Crèdit: Peter Jurik, Adobe Stock.

Des del 2014, el projecte Disk Detective de la NASA ofereix als ciutadans l’oportunitat de comentar la naturalesa d’objectes identificats a les imatges de la NASA. Així és com s’acaba de descobrir un disc protoplanetari una mica especial. Una mica "particular" perquè és jove i relativament proper. I, a més, orbitant una nana marró. El que dóna l’esperança als astrònoms d’estudiar-lo aviat en tots els detalls.

Les nanes marrons són una mica com els aneguets lletjos de l'Univers. Massa grans per ser acceptats en la categoria de planetes. Massa petita per encaixar amb la de les estrelles. Aneguets lletjos o l'enllaç que falta entre els planetes gegants de gas i la més petita de les estrelles. Però les nanes marrons poden mantenir al seu voltant, com una resta de la seva formació, un arremolinat disc de gas i pols. Un disc que pot induir a crear planetes.

Investigadors de l'Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT) i de la Universitat d'Oklahoma (Estats Units) en particular, acaben d'identificar aquest disc al voltant d'una nana marró anomenada W1200-7845. Té només 3,7 milions d’anys i es troba aprop del nostre Sol, a uns 332 anys llum de la nostra Terra. Una proximitat relativa que podria permetre observar-ne els detalls amb la propera generació de telescopis. Per poder entendre millor quin tipus de planeta es pot formar al voltant d’una nana marró.
 

De fet, gràcies al projecte Disk Detective i als científics ciutadans, es va descobrir aquest disc protoplanetari. El lloc web es va llançar el 2014 i proporciona accés públic a les imatges realitzades pel Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE-Explorador Gran Angular d'Investigació en Infraroig) de la  NASA. Aquesta setmana es va llançar una nova versió. Proporcionarà imatges més precises amb el Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System (PanSTARRS, sigles de Sistema de Resposta Ràpida del Telescopi d'Exploració Panoràmica) amb l'objectiu de detectar en aquesta ocasió el que els investigadors anomenen discos "Peter Pan" que mai semblen créixer. Discos que, de fet, haurien de ser prou antics com per formar planetes però encara no ho han fet.

Clic per engrandir. Recreació artística de la nana marró W1200-7845 i el seu disc
protoplanetari. © William Pendrill, NASA 

Disk Detective, i com funciona?.

El principi de Disk Detective: els diferents usuaris classifiquen els mateixos objectes segons la seva forma. Més aviat oval: es classifiquen en la categoria de galàxies probables. Més aviat circulars: les imaginem com a estrelles possiblement allotjant un disc protoplanetari. "Confiem en la saviesa dels números per orientar-nos cap als objectes més interessants", va dir Steven Silverberg, astrofísic, en un comunicat del MIT. 

El W1200-7845 va destacar el 2016. Però els investigadors van haver d’observar-lo amb un altre instrument d’infrarojos de l’observatori de Las Campanas (Xile), per confirmar la seva naturalesa. Ara pretenen dirigir la gran xarxa d'antenes mil·limètric/submil·limètric (ALMA - Xile), cap a ella i aprofitar la proximitat del seu disc per mesurar la seva massa i el seu radi.

"La massa d'un disc proporciona informació sobre els possibles planetes que es formen allà o que s'hi estan formant, però també simplement sobre la composició del disc", especifica Steven Silverberg, també el responsable de la nova versió de  Disk Detective. I l’investigador espera que proporcioni a astrònoms dades útils sobre les condicions en què es formen els planetes al voltant de les estrelles. Si es formen més tard en la història de l’estrella –com suggereixen els discos “Peter Pan”- aquestes condicions poden ser més favorables al desenvolupament de la vida. 

Ho he vist aquí.