Se estima que el asteroide que extinguió a los dinosaurios tenía unos 10 kilómetros de diámetro. Eso es tan ancho como Brooklyn. Se prevé que un objeto tan masivo impacte la Tierra en raras ocasiones, una vez cada 100 a 500 millones de años.
Por el contrario, asteroides mucho más pequeños, del tamaño de un autobús, pueden chocar contra la Tierra con mayor frecuencia, cada pocos años. Estos asteroides «decámetros», que miden apenas decenas de metros de diámetro, tienen más probabilidades de escapar del cinturón de asteroides principal y migrar hacia él para convertirse en objetos cercanos a la Tierra. Si impactan, estas pequeñas pero poderosas rocas espaciales pueden enviar ondas de choque a través de regiones enteras, como el impacto de 1908 en Tunguska, Siberia, y el asteroide de 2013 que se rompió en el cielo sobre Chelyabinsk, Urales. Ser capaz de observar asteroides decámetros del cinturón principal proporcionaría una ventana al origen de los meteoritos.
Ahora, los astrónomos del MIT han encontrado una manera de detectar los asteroides de decámetros más pequeños dentro del cinturón de asteroides principal, un campo de escombros entre Marte y Júpiter donde orbitan millones de asteroides. Hasta ahora, los asteroides más pequeños que los científicos habían podido detectar tenían alrededor de un kilómetro de diámetro. Con el nuevo enfoque del equipo, los científicos ahora pueden detectar asteroides en el cinturón principal de hasta 10 metros de diámetro.
En un artículo que aparece en la revista. Naturalezade Wit y sus colegas informan que han utilizado su enfoque para detectar más de 100 nuevos asteroides decámetros en el cinturón de asteroides principal. Las rocas espaciales varían desde el tamaño de un autobús hasta varios estadios de ancho y son los asteroides más pequeños dentro del cinturón principal que se han detectado hasta la fecha.
Los investigadores prevén que el enfoque pueda utilizarse para identificar y rastrear asteroides que probablemente se acerquen a la Tierra.
«Hemos podido detectar objetos cercanos a la Tierra de hasta 10 metros de tamaño cuando estaban realmente cerca de la Tierra», dice el autor principal del estudio, Artem Burdanov, científico investigador del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. «Ahora tenemos una manera de detectar estos pequeños asteroides cuando están mucho más lejos, por lo que podemos realizar un seguimiento orbital más preciso, que es clave para la defensa planetaria».
Los coautores del estudio incluyen a los profesores de ciencia planetaria del MIT Julien de Wit y Richard Binzel, junto con colaboradores de muchas otras instituciones.
Cambio de imagen
De Wit y su equipo se centran principalmente en la búsqueda y el estudio de exoplanetas: mundos fuera del sistema solar que pueden ser habitables. Los investigadores forman parte del grupo que en 2016 descubrió un sistema planetario alrededor de TRAPPIST-1, una estrella que se encuentra a unos 40 años luz de la Tierra. Utilizando el Pequeño Telescopio de Planetas y Planetismales en Tránsito (TRAPPIST) en Chile, el equipo confirmó que la estrella alberga planetas rocosos del tamaño de la Tierra, varios de los cuales se encuentran en la zona habitable.
Desde entonces, los científicos han apuntado muchos telescopios, enfocados en varias longitudes de onda, al sistema TRAPPIST-1 para caracterizar mejor los planetas y buscar signos de vida. Con estas búsquedas, los astrónomos han tenido que detectar el «ruido» en las imágenes de los telescopios, como cualquier gas, polvo y objetos planetarios entre la Tierra y la estrella, para descifrar más claramente los planetas de TRAPPIST-1. A menudo, el ruido que descartan incluye el paso de asteroides.
«Para la mayoría de los astrónomos, los asteroides son vistos como alimañas del cielo, en el sentido de que simplemente cruzan su campo de visión y afectan sus datos», dice de Wit.
De Wit y Burdanov se preguntaron si los mismos datos utilizados para buscar exoplanetas podrían reciclarse y extraerse para asteroides en nuestro propio sistema solar. Para hacerlo, buscaron «desplazar y apilar», una técnica de procesamiento de imágenes que se desarrolló por primera vez en la década de 1990. El método implica desplazar varias imágenes del mismo campo de visión y apilarlas para ver si un objeto que de otro modo sería débil puede eclipsar el ruido.
Aplicar este método para buscar asteroides desconocidos en imágenes originalmente enfocadas en estrellas lejanas requeriría importantes recursos computacionales, ya que implicaría probar una gran cantidad de escenarios sobre dónde podría estar un asteroide. Luego, los investigadores tendrían que desplazar miles de imágenes para cada escenario para ver si un asteroide está realmente donde se predijo que estaría.
Hace varios años, Burdanov, de Wit y la estudiante graduada del MIT Samantha Hassler descubrieron que podían hacerlo utilizando GPU de última generación: unidades de procesamiento de gráficos que pueden procesar una enorme cantidad de datos de imágenes a altas velocidades.
Inicialmente probaron su enfoque con datos del estudio SPECULOOS (Búsqueda de planetas habitables EClipsing ULtra-cOOl Stars), un sistema de telescopios terrestres que toma muchas imágenes de una estrella a lo largo del tiempo. Este esfuerzo, junto con una segunda aplicación que utilizó datos de un telescopio en la Antártida, demostró que los investigadores podían detectar una gran cantidad de nuevos asteroides en el cinturón principal.
«Un espacio inexplorado»
Para el nuevo estudio, los investigadores buscaron más asteroides, hasta tamaños más pequeños, utilizando datos del observatorio más poderoso del mundo: el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, que es particularmente sensible a la luz infrarroja en lugar de a la luz visible. Da la casualidad de que los asteroides que orbitan en el cinturón de asteroides principal son mucho más brillantes en longitudes de onda infrarrojas que en longitudes de onda visibles y, por lo tanto, son mucho más fáciles de detectar con las capacidades infrarrojas del JWST.
El equipo aplicó su enfoque a imágenes JWST de TRAPPIST-1. Los datos incluían más de 10.000 imágenes de la estrella, que se obtuvieron originalmente para buscar signos de atmósferas alrededor de los planetas interiores del sistema. Después de procesar las imágenes, los investigadores pudieron detectar ocho asteroides conocidos en el cinturón principal. Luego miraron más allá y descubrieron 138 nuevos asteroides alrededor del cinturón principal, todos con un diámetro de decenas de metros, los asteroides más pequeños del cinturón principal detectados hasta la fecha. Sospechan que algunos asteroides están en camino de convertirse en objetos cercanos a la Tierra, mientras que uno probablemente sea un troyano, un asteroide que sigue a Júpiter.
«Pensábamos que sólo detectaríamos unos pocos objetos nuevos, pero detectamos muchos más de los esperados, especialmente los pequeños», dice de Wit. «Es una señal de que estamos investigando un nuevo régimen de población, en el que muchos más objetos pequeños se forman a través de cascadas de colisiones que son muy eficientes para descomponer asteroides por debajo de aproximadamente 100 metros».
«Estamos entrando en un espacio totalmente nuevo e inexplorado gracias a las tecnologías modernas», afirma Burdanov. «Es un buen ejemplo de lo que podemos hacer como campo cuando miramos los datos de manera diferente. A veces hay grandes beneficios, y este es uno de ellos».
Este trabajo fue financiado en parte por la Fundación Heising-Simons, la Fundación Científica Checa y el Programa de becas de hardware académico de NVIDIA.
