Los astrónomos te cuentan cómo descubrieron los 19 nuevos asteroides interestelares

hace 5 años

Vue d'artistes d'astéroïdes de la Ceinture de Kuiper. © ESO, Kornmesser

El descubrimiento de la primera población de asteroides interestelares no se realizó sobre la base de observaciones, sino con sorprendentes simulaciones numéricas que requieren millones de clones de órbitas y docenas de días de cálculo. Fathi Namouni, astrónomo e investigador del CNRS en el Laboratorio Lagrange del Observatorio Côte d & # 39; Azur nos explica cómo, con su colega Helena Morais, desarrollaron estas simulaciones muy precisas de las órbitas de estos asteroides que hacen posible "subir el tiempo "y redescubrir sus posiciones pasadas, más allá de nuestro Sistema Solar.

El sorprendente descubrimiento de 19 asteroides interestelares fue posible gracias a las simulaciones que Fathi Namouni, investigadora del CNRS en el laboratorio Lagrange en el observatorio Côte d & # 39; Azur (Francia), y su colega, la Dra. Maria Helena Morais, deUniversidade Estadual Paulista (Brasil).

Estas simulaciones se llevaron a cabo en Centro de Computación Intensiva Sigamm (Simulaciones intensivas en geofísica, astronomía, mecánica y matemáticas) del Observatoire de la Côte d & # 39; Azur. Consistieron en reproducir el Sistema solar y simular la órbita de estos objetos hasta el momento en que terminó la formación de los planetas, hace más o menos 4.500 millones de años.

Además de los observatorios espaciales y terrestres, el simulaciones numéricas son otra forma de hacer astronomía. Esta técnica moderna, que se basa en big data y la informática intensiva, se ha convertido, como en otros campos, un trabajo investigación completa en astronomía.

Si las simulaciones numéricas se usan principalmente para probar teorías, Fathi Namouni y Maria Helena Morais nos muestran que pueden usarse para reproducir escenas pasadas, miles de millones de años. Escenas que ningún observatorio espacial o terrestre podría imaginar, cualquiera que sea el longitudes de onda.

Deje que Fathi Namouni hable

Mundo Informático: ¿Cómo simulas la historia de 19 asteroides?

Fathi Namouni: Para cada asteroide, replicamos su órbita en 1 millón clones para cubrir con gran precisión el error de observación de su órbita. Luego simulamos el movimiento de cada uno de los clones retrocediendo en el tiempo a 4.5 mil millones de años en el pasado, el tiempo en que el disco que había dado a luz a todos los asteroides nacidos alrededor del Dom Fue compacto. Compacto significa que era casi plano y no se extendía más allá de la órbita actual de Neptuno (ubicado 40 veces la distancia Tierra-Sol).

¿Qué datos obtienes?

Fathi Namouni: Obtenemos un enjambre de clones, para un asteroide dado, una distribución estadística (o de probabilidad) que representa los atributos de la órbita original. La dispersión estadística de los clones se debe al fenómeno del caos. Usamos la distribución estadística para conocer las propiedades. orbital El asteroide original en cuestión hace 4.500 millones de años.

¿Cuánta potencia informática se necesitaba?

Fathi Namouni: Utilizamos la máquina Sigamm alojada en el Observatoire de la Côte d & # 39; Azur. Su capacidad de cálculo es de 52 Tera-Flops (52 x 10 ^ 12 operaciones flotantes por segundo).

¿Cuánto duraron estas simulaciones?

Fathi Namouni: Para cada asteroide, el cálculo hubiera tomado dos semanas si hubiera tenido la máquina para mí. En la práctica, como la máquina se comparte con otros usuarios, se requirió un mes por asteroide o 20 meses para todo el estudio.

¿Cómo garantizar que los resultados no estén distorsionados o incluso que no contengan errores de cálculo?

Fathi Namouni: Los resultados son sólidos, porque nuestra simulación no es un modelo de entrenamiento con parámetros, cuyo resultado depende del valor de estos parámetros, como, por ejemplo, los modelos en los que partimos de un disco de planetesimales, y tratamos de ver cómo obtener la configuración actual del sistema solar. Simulamos con precisión el movimiento de cada clon. El único parámetro que ingresa a este estudio es el tamaño de la muestra de clones para cada objeto (1 millón). Si pudiera poner mil millones de clones, las curvas de distribución de probabilidad serían mucho más suaves pero no cambiarían. Por el contrario, si hubiera puesto 100.000 clones por objeto, las curvas habrían sido más "pixeladas". Las curvas no cambian porque no hay parámetros en la simulación del movimiento de un clon.

¿Esta simulación numérica permitió otros descubrimientos?

Fathi Namouni: Si. Destacó hechos que no esperábamos. Por ejemplo, una de las sorpresas fue que 8 de los 17 centauros tienen vidas medias muy similares (agrupadas alrededor de 2,4 millones de años con una dispersión de 0,2 millones de años). Este tipo de agrupación nunca se ha resaltado y podría indicar que estos cuerpos fueron capturados en el mismo evento. Actualmente no podemos probar que este evento se haya llevado a cabo porque el resolución 1 millón de clones por objeto no es suficiente para este tipo de diagnóstico.

¿Se ha localizado el sistema planetario de origen de estos asteroides?

Fathi Namouni: No. Detuvimos la simulación hace 4.500 millones de años. Para tener una idea del origen de estos objetos, sería necesario simular su proceso de captura en el cúmulo estelar donde nació el Sol.

¿Cuál es el siguiente paso?

Fathi Namouni: En el futuro inmediato, significa aumentar el poder de cómputo (Peta-Flops) y aumentar el número de clones a 100 millones para suavizar las probabilidades de distribución y descubrir los eventos donde tienen lugar las capturas simultáneas. De esta manera, podemos asociar a los centauros con grupos de captura comunes. Esto nos ayudará a entender su origen.

¿Te parece interesante considerar uno de estos 19 objetos para enviar una sonda o incluso un módulo de aterrizaje?

Fathi Namouni: Realmente no sabemos masas preciso; De repente, no podemos tomar una decisión. Cuando estos objetos se observen mejor, podremos definir el objetivo óptimo no solo en relación con el tamaño sino también en relación con su velocidad relativo a la Tierra para que no solo puedas acercarte a él, sino también aterrizar allí.