Entonces desarrollaron un método para estudiarlos y asà identificaron 138 nuevos asteroides del cinturón principal. Estos cuerpos celestes, que van desde el tamaño de un autobús hasta el de varios estadios, representan los asteroides más pequeños jamás detectados en esta región del espacio.
Gracias a este nuevo enfoque, los investigadores ahora pueden detectar asteroides de tan solo 10 metros de diámetro, abriendo el camino para una exploración profunda de los pequeños objetos del sistema solar. Este avance es crucial para comprender mejor la historia del sistema solar y para mejorar el seguimiento de asteroides potencialmente peligrosos, fortaleciendo asà la seguridad planetaria.
Este estudio fue publicado en la prestigiosa revista Nature, con el tÃtulo "JWST sighting of decameter main-belt asteroids and view on meteorite sources".
La observación de asteroides del cinturón principal, una búsqueda difÃcil
El asteroide que causó la extinción de los dinosaurios medÃa aproximadamente 10 kilómetros de diámetro, equivalente al ancho de Brooklyn. Un impactador de este tipo golpea la Tierra muy raramente, con una frecuencia estimada entre una vez cada 100 y 500 millones de años. Por otro lado, asteroides mucho más pequeños, comparables al tamaño de un autobús, pueden impactar la Tierra con mucha más frecuencia, cada pocos años, ya que son mucho más numerosos (ver Figura 1).
Figura 1 - Distribución de tamaño de los asteroides del cinturón principal, predominantemente poblada por asteroides pequeños, mientras que los asteroides grandes son mucho más raros, siguiendo una ley de potencia.
Créditos: Marco Colombo — DensityDesign Integrated Course Final Synthesis Studio
Estos asteroides, denominados "decamétricos" debido a su diámetro de unos diez metros, son capaces de generar ondas de choque que pueden causar daños a escala regional, como en la explosión de 1908 en Tunguska, Siberia, o la de 2013 en el cielo de Cheliábinsk, en los Urales.
Estos asteroides provienen principalmente del cinturón principal, ubicado entre Marte y Júpiter, donde orbitan millones de cuerpos celestes. Catalogar estos asteroides es fundamental, tanto para la investigación cientÃfica —para dilucidar los orÃgenes y la evolución del sistema solar— como para la seguridad planetaria —identificando los asteroides cercanos a la Tierra, cuyas órbitas cruzan la de nuestro planeta y podrÃan representar una amenaza.
Sin embargo, hasta hace poco, los instrumentos disponibles solo permitÃan detectar en el cinturón principal asteroides de al menos un kilómetro de diámetro. Este lÃmite es ampliamente insuficiente, dado que la mayorÃa de los asteroides en esta región son mucho más pequeños. Además, estos asteroides pequeños tienen una mayor probabilidad de abandonar el cinturón principal y convertirse en objetos cercanos a la Tierra, aumentando asà el riesgo de causar daños significativos en nuestro planeta. Una mejor capacidad para detectar estos cuerpos pequeños es, por lo tanto, crucial para abordar estos desafÃos.
Figura 2 - Descubrimiento de nuevos asteroides con el JWST durante la observación del sistema TRAPPIST-1.
Créditos: Burdanov, de Wit et al., 2024, Nature.
a. Apilamiento de 500 imágenes de la estrella ultrafrÃa TRAPPIST-1.
Dos asteroides conocidos (2004 GH89 y 2016 UR72) se distinguen por una estela blanca visible a la izquierda de la imagen. Su brillo es tal que aparecen en las imágenes individuales. Por otro lado, cuatro asteroides más (#113, #109, #112 y #111), hasta entonces desconocidos, solo revelan su presencia después del apilamiento de cientos de imágenes. Sus trayectorias están indicadas por lÃneas punteadas.
b. Imágenes de los cuatro nuevos asteroides (#113, #109, #112 y #111) junto con sus propiedades respectivas: velocidad (V, en arcsec/min), ángulo de posición (PA, en grados) y flujo (F, en ?Jy). Estos asteroides fueron descubiertos gracias a la técnica de "desplazamiento y apilamiento", que consiste en recentrar las imágenes sucesivas en la posición de los objetos y luego superponerlas. Este método mejora la relación señal/ruido, revelando asà objetos invisibles en una sola imagen.
De indeseables a deseados: cuando los "parásitos" se convierten en una oportunidad cientÃfica
En el marco del programa titulado "TRAPPIST-1 Planets: Atmospheres Or Not?", codirigido por el Departamento de AstrofÃsica (DAp) del IRFU del CEA Paris-Saclay, el telescopio espacial James Webb (JWST) observó el sistema exoplanetario TRAPPIST-1 utilizando el instrumento MIRI. El objetivo era estudiar la curva de fase de los dos primeros planetas, TRAPPIST-1 b y c, para seguir la evolución de su flujo luminoso durante una órbita completa. Este tipo de observación permite medir la emisión térmica de las diferentes caras de cada planeta y estudiar la distribución del calor en su superficie, con el fin de confirmar o refutar la presencia de una atmósfera.Para cubrir un perÃodo orbital completo de los planetas b y c (1,5 dÃas y 2,42 dÃas, respectivamente), las observaciones se extendieron durante aproximadamente 60 horas, constituyendo asà el programa de observación continua de una estrella más largo realizado por el JWST para el estudio de exoplanetas, explica Elsa Ducrot, investigadora del Departamento de AstrofÃsica del CEA, co-lÃder de este programa de observación y coautora de este estudio.
Durante el análisis de estas observaciones, un equipo de investigación internacional, dirigido por el Massachusetts Institute of Technology (MIT, EE. UU.) e incluyendo al DAp, se dio cuenta de que estaban contaminadas por asteroides que cruzaban el campo de visión (ver figura 2a). Aunque el campo es muy pequeño (56,3" × 56,3"), muchos asteroides aparecen regularmente, ya que TRAPPIST-1 está situado en el plano de la eclÃptica, donde se encuentran los objetos del sistema solar, especialmente los del cinturón principal.
"Para la mayorÃa de los astrónomos, los asteroides son considerados molestias en el cielo: cruzan el campo de visión y perturban los datos", señala Julien de Wit, coautor principal de este estudio e investigador del MIT.
Sin embargo, en lugar de simplemente limpiar los datos de estos "parásitos", como se hace habitualmente, los investigadores se preguntaron si esta información no podrÃa usarse para identificar asteroides en nuestro propio sistema solar. Para ello, utilizaron una técnica llamada "desplazamiento y apilamiento", desarrollada en la década de 1990. Este método consiste en desplazar y apilar varias imágenes de un mismo campo de visión para resaltar un objeto débil que podrÃa estar oculto en el ruido.
Una nueva ventana al espacio
La presencia de TRAPPIST-1 en el campo del instrumento MIRI representa una verdadera oportunidad, ya que su sensibilidad en el infrarrojo medio lo convierte en una herramienta perfectamente adaptada para la observación de asteroides. En luz visible, solo se percibe la luz solar reflejada por el asteroide. Si este es pequeño y está lejos, el flujo luminoso se vuelve extremadamente débil. Por el contrario, en el infrarrojo, se capta la luz emitida directamente por el asteroide, lo que aumenta considerablemente el flujo observable. Gracias a su gran poder colector y su visión infrarroja, el JWST resulta ser un instrumento ideal para detectar los pequeños cuerpos de nuestro sistema solar.Al procesar más de 10,000 imágenes del sistema TRAPPIST-1 tomadas por el JWST, el equipo identificó ocho asteroides ya catalogados en el cinturón principal. Al profundizar en el análisis de los datos, lograron detectar 138 nuevos asteroides, todos con un diámetro de unas pocas decenas de metros (ver figura 2b). Estos objetos constituyen los asteroides más pequeños jamás observados en esta región hasta la fecha, permitiendo asà explorar una nueva población de asteroides (ver figura 3).
"Es una región completamente nueva del espacio que estamos explorando gracias a las tecnologÃas modernas", añade Artem Burdanov, autor principal del estudio e investigador del MIT. "Es un excelente ejemplo de lo que podemos lograr al analizar los datos de manera diferente. A veces, los resultados superan nuestras expectativas, y este es el caso aquÃ."
Los investigadores planean explotar este método para identificar y rastrear nuevos asteroides cercanos a la Tierra, cuyas órbitas cruzan la de nuestro planeta.
"Ya hemos podido detectar objetos cercanos a la Tierra de hasta 10 metros cuando estaban muy cerca de nosotros", explica Artem Burdanov. "Ahora tenemos una forma de detectar estos pequeños asteroides mucho más lejos, lo que nos permite realizar un seguimiento orbital más preciso, esencial para la defensa planetaria."
Figura 3 - Ilustración artÃstica que representa una mirÃada de pequeños asteroides del cinturón principal revelados por el JWST.
Créditos: Ella Maru, Ella Maru Studio