El objetivo del estudio, Psique, es el destino de un próximo NASA misión.
Un examen detenido de las emisiones de longitud de onda milimétrica del asteroide Psyche, que la NASA tiene la intención de visitar en 2026, ha producido el primer mapa de temperatura del objeto, proporcionando una nueva perspectiva de sus propiedades superficiales. Los hallazgos, descritos en un artículo publicado en Revista de ciencia planetaria (PSJ) el 5 de agosto de 2021, son un paso hacia la resolución del misterio del origen de este objeto inusual, que algunos han pensado que es un trozo del núcleo de un desafortunado protoplaneta.
Psyche orbita alrededor del sol en el cinturón de asteroides, una región del espacio en forma de rosquilla entre la Tierra y Júpiter que contiene más de un millón de cuerpos rocosos que van desde los 10 metros hasta los 946 kilómetros de diámetro.
El concepto de este artista representa el asteroide Psyche, el objetivo de la misión Psyche de la NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU
Con un diámetro de más de 200 km, Psyche es el más grande de los asteroides de tipo M, una enigmática clase de asteroides que se cree que son ricos en metales y, por lo tanto, potencialmente pueden ser fragmentos de los núcleos de protoplanetas que se rompieron como se formó el sistema solar.
"El sistema solar primitivo era un lugar violento, ya que los cuerpos planetarios se fusionaban y luego chocaban entre sí mientras se instalaban en órbitas alrededor del sol", dice Katherine de Kleer, profesora asistente de ciencia planetaria y astronomía de Caltech y autora principal del libro. PSJ artículo. “Creemos que fragmentos de los núcleos, mantos y costras de estos objetos permanecen hoy en forma de asteroides. Si eso es cierto, nos da nuestra única oportunidad real de estudiar directamente los núcleos de objetos similares a planetas ".
Catalina de Kleer. Crédito: Caltech
Estudiar objetos tan relativamente pequeños que están tan lejos de la Tierra (Psyche se desplaza a una distancia que oscila entre 179.5 y 329 millones de km de la Tierra) plantea un desafío importante para los científicos planetarios, razón por la cual la NASA planea enviar una sonda a Psyche para examinar de cerca. Por lo general, las observaciones térmicas de la Tierra, que miden la luz emitida por un objeto en sí mismo en lugar de la luz del sol reflejada por ese objeto, se realizan en longitudes de onda infrarrojas y pueden producir imágenes de asteroides de solo 1 píxel. Sin embargo, ese píxel revela mucha información; por ejemplo, se puede utilizar para estudiar la inercia térmica del asteroide, o qué tan rápido se calienta con la luz del sol y se enfría en la oscuridad.
"La inercia térmica baja generalmente se asocia con capas de polvo, mientras que la inercia térmica alta puede indicar rocas en la superficie", dice Saverio Cambioni de Caltech, académico postdoctoral en ciencias planetarias y coautor del PSJ artículo. "Sin embargo, es difícil distinguir un tipo de paisaje de otro". Los datos de ver cada ubicación de la superficie en muchos momentos del día brindan muchos más detalles, lo que lleva a una interpretación que está sujeta a menos ambigüedad y que proporciona una predicción más confiable del tipo de paisaje antes de la llegada de una nave espacial.
De Kleer y Cambioni, junto con el coautor Michael Shepard de la Universidad de Bloomsburg en Pensilvania, aprovecharon el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, que entró en pleno funcionamiento en 2013, para obtener dichos datos. El conjunto de 66 radiotelescopios permitió al equipo mapear las emisiones térmicas de toda la superficie de Psyche a una resolución de 30 km (donde cada píxel mide 30 km por 30 km) y generar una imagen del asteroide compuesta por unos 50 píxeles.
Esto fue posible porque ALMA observó Psyche en longitudes de onda milimétricas, que son más largas (que van de 1 a 10 milímetros) que las longitudes de onda infrarrojas (típicamente entre 5 y 30 micrones). El uso de longitudes de onda más largas permitió a los investigadores combinar los datos recopilados de los 66 telescopios para crear un telescopio efectivo mucho más grande; cuanto más grande es un telescopio, mayor es la resolución de las imágenes que produce.
Las emisiones de longitud de onda milimétrica revelan la temperatura del asteroide Psyche a medida que gira en el espacio. Crédito: Caltech
El estudio confirmó que la inercia térmica de Psyche es alta en comparación con la de un asteroide típico, lo que indica que Psyche tiene una superficie inusualmente densa o conductora. Cuando de Kleer, Cambioni y Shepard analizaron los datos, también encontraron que la emisión térmica de Psyche, la cantidad de calor que irradia, es solo el 60 por ciento de lo que se esperaría de una superficie típica con esa inercia térmica. Debido a que la emisión de la superficie se ve afectada por la presencia de metal en la superficie, su hallazgo indica que la superficie de Psyche es no menos del 30 por ciento de metal. Un análisis de la polarización de la emisión ayudó a los investigadores a determinar aproximadamente qué forma toma ese metal. Una superficie sólida lisa emite luz polarizada bien organizada; la luz emitida por Psyche, sin embargo, se dispersó, lo que sugiere que las rocas en la superficie están salpicadas de granos metálicos.
“Sabemos desde hace muchos años que los objetos de esta clase no son, de hecho, metal sólido, pero lo que son y cómo se formaron sigue siendo un enigma”, dice de Kleer. Los hallazgos refuerzan propuestas alternativas para la composición de la superficie de Psyche, incluido que Psyche podría ser un asteroide primitivo que se formó más cerca del sol de lo que está hoy en lugar de un núcleo de un protoplaneta fragmentado.
Las técnicas descritas en este estudio proporcionan una nueva perspectiva sobre las composiciones de la superficie de los asteroides. El equipo ahora está ampliando su alcance para aplicar estas técnicas a otros objetos grandes en el cinturón de asteroides.
El estudio fue habilitado por un proyecto relacionado del equipo dirigido por Michael Shepard en la Universidad de Bloomsburg que utilizó los datos de Kleer en combinación con datos de otros telescopios, incluido el Observatorio de Arecibo en Puerto Rico, para precisar el tamaño, la forma y la orientación de Psyche. . Eso, a su vez, permitió a los investigadores determinar qué píxeles capturados representaban realmente la superficie del asteroide. El equipo de Shepard estaba programado para observar Psyche nuevamente a fines de 2020, pero los daños causados por fallas en los cables apagaron el telescopio antes de que se pudieran realizar las observaciones.
Referencia: “The Surface of (16) Psyche from Thermal Emission and Polarization Mapping” por Katherine de Kleer, Saverio Cambioni y Michael Shepard, 5 de agosto de 2021, Revista de ciencia planetaria.
DOI: 10.3847/PSJ/ac01ec
