Arrokoth es un asteroide rojizo con forma de muñeco de nieve, ubicado en el Cinturón de Kuiper, y es el objeto más distante que haya explorado una nave espacial. No hace falta ser astrofísico para suponer que se formó gracias a una colisión lenta y suave, pero la física de ese proceso no es tan sencilla.
Durante mucho tiempo los astrónomos buscaron la explicación del mecanismo físico que causó la formación y supervivencia de objetos como Arrokoth, que formalmente se conocen como binarias de contacto. Un nuevo trabajo publicado ayer en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society sugiere que las binarias de contacto nacen a partir de colapsos gravitacionales, fenómeno que se relaciona más comúnmente con la creación de supernovas o agujeros negros.
“Resulta muy apasionante poder ver esto por primera vez”, le dijo a The Guardian Jackson Barnes, autor principal del trabajo y astrofísico de la Universidad Estatal de Michigan. “Es algo que nunca habíamos podido ver de principio a fin para confirmar todo el proceso”.
Un gran aplastamiento cósmico
El colapso gravitacional hace referencia a un proceso en el que un objeto espacial colapsa sobre sí mismo debido a su propia gravedad. A medida que el objeto de encoge, la materia se va acumulando en el centro y forma un bolsillo denso que puede convertirse en una estrella o en un agujero negro.
Pero Arrokoth es totalmente distinto. Los científicos lograron ver el raro asteroide por primera vez en 2019, cuando el New Horizons de la NASA pasó junto a él. Los astrónomos calculan que las binarias de contacto con forma de maní, como Arrokoth, conforman el 10% de la población cósmica del Cinturón de Kuiper, según declaraciones de la Royal Astronomical Society. Así, como señalan en este trabajo, los objetos tienen una superficie casi sin cráteres, lo que sugiere que se formaron más o menos al mismo tiempo y sin violencia.
La explicación teórica más probable era el colapso gravitacional, pero a los astrónomos les resultaba difícil encontrar una forma convincente de poner esta hipótesis a prueba.
No fueron trozos grandes, sino partículas
En el nuevo trabajo, Barnes y sus colegas crearon 54 simulaciones de nubes de pequeñas piedras con 100.000 partículas, cada una con un radio de unos 2 kilómetros. Las simulaciones permitieron que se investigara si el colapso gravitacional podía formar binarias de contacto y de qué manera.
Según los investigadores, la idea era explorar las interacciones entre las partículas individuales de los planetesimales, o cúmulos de hielo, polvo y gas que luego se aglomeran para formar planetas y asteroides.
Todo eso contrastaba con estudios anteriores en que por lo general cada objeto que colisionaba era una masa fluida que se fusionaba hasta formar una esfera. Pero aquí, produjeron un “entorno realista que permite que los objetos conserven su fuerza y se apoyen el uno contra el otro”, indicaron los investigadores.
Cada simulación comenzó con unos 834 planetesimales que se movían en espiral hacia adentro, reconstruyendo así la rotación y colapso de las nubes cósmicas grandes, bajo su propia gravedad. Las simulaciones dieron como resultado 29 binarias de contacto parecidas a Arrokoth, que se formaron a través de colisiones “muy suaves”, tal como lo esperaban.
New Horizons, nuevos horizontes
Los resultados “se condicen con trabajos anteriores y respaldan la idea de que el objeto Arrokoth en el Cinturón de Kuiper resultó de procesos de formación no violentos”, le dijo The Guardian Alan Stern, principal investigador de New Horizons, que no participó de este trabajo.
Todavía hay más por hacer antes de que los astrónomos puedan oficialmente decir que se trata de un caso cerrado. La física de su modelo logra demostrar que el colapso gravitacional puede generar naturalmente binarias de contacto. Pero vale la pena señalar que solo un 3% aproximadamente de los planetesimales en las simulaciones produjeron binarias de contacto. Y eso no es mucho.
El equipo reconoce esta limitación y señala en su trabajo que el próximo paso será revisar la configuración actual para representar mejor los datos observacionales. Pero más allá de eso, este nuevo modelo es una vuelta de tuerca importante en algo que parecería obvio, y que brinda un relato científico bien definido de cómo fue que se formaron los muñecos de nieve espaciales.
