Encuentro con Ultima Thule

Esta semana, por primera vez, un robot espacial va a explorar un mundo que fue descubierto después de su lanzamiento. New Horizons, que en 2015 nos reveló un sorprendentemente activo Plutón, con glaciares de nitrógeno tallando cordilleras de agua, va a sobrevolar el pequeño 2014 MU69, bautizado informalmente Ultima Thule. Será algo mucho más difícil que lo de Plutón, ya que este mundito es mucho más chiquito y mucho más oscuro. En las cámaras de New Horizons no será más que un píxel hasta apenas 3 días antes del sobrevuelo.

La verdad que no sabemos gran cosa de Ultima Thule. Cuando se planteó la posibilidad de que New Horizons pudiera explorar algún otro objeto del cinturón de Kuiper (digo, de Fernández) después de Plutón, se buscó infructuosamente un candidato durante años, con telescopios gigantes. Finalmente se recurrió al Telescopio Espacial Hubble y apareció 2014 MU69, en el lugar justo para alcanzarlo con una mínima maniobra. En julio de 2017 hubo una oportunidad extraordinaria de observar un eclipse inusual: su paso delante de una estrella. Por supuesto, lo que se ve en estos casos no es el mundito en silueta delante de la estrella sino apenas un "apagón" fugaz. Estos eventos se pueden aprovechar para determinar con precisión la órbita y, mejor aun, la forma del objeto. Es como observar la sombra del mundito sobre la Tierra. Si uno pone un montón de telescopios a lo largo de una línea transversal a donde va a pasar la sombra, sus observaciones corresponden exactamente a la forma del objeto. El evento del 2017 se pudo observar con éxito desde los alrededores de Comodoro Rivadavia, y se vio esto. Cada línea es la luz de la estrella vista por uno de los telescopios. Cuando 2014 MU69 pasó delante, cada telescopio registró un breve apagado, de una duración distinta y en un momento distinto que permiten reconstruir la forma. Sorpresa: o es doble, o tiene dos partes en contacto. Tal vez sea como el cometa Churymov-Gerasimenko, explorado por Rosetta. En agosto de este año hubo otro ocultamiento, visible desde Senegal, y allí se desplegaron los telescopios. Pero pasaron los meses y no vi ningún resultado. Me pregunto si habrán tenido éxito.

Cuando se descubrió esta forma binaria se organizó una votación para proponer nombres dobles, de manera que si llegan a ser dos objetos se le pueda poner uno a cada uno. Me hubiera gustado Comodoro Rivadavia, pero ganó Ultima Thule. Que no está mal para este mundito en los helados confines del sistema solar: es el nombre que los romanos le daban a la lejana Islandia. La misma que nos ganó 1 a 1.

El sobrevuelo ocurrirá en las primeras horas del año nuevo. Será tan fugaz que New Horizons no puede perder tiempo comunicándose con la Tierra (¡las señales de radio tardan 6 horas en llegar!). Así que hará todo solito y después nos contará. Hay que tener paciencia, va a llevar hasta septiembre de 2020 descargar los 50 gigabits de datos. Emily Lakdawalla preparó el siguiente simulacro de las 4 o 5 imágenes de confirmación de baja resolución que veremos esta semana (usando una foto de Churymov-Gerasimenko). Emily tiene más detalles de por qué se hace así, y seguramente será una de las primeras en difundir las imágenes en cuanto se hagan públicas.

Update 31 de diciembre. Failsafe 1 llegó a Tierra y muestra un objeto elongado. Falisafe 2 bajando.

Update 1 de enero. Fantásticas noticias: New Horizons cumplió exitosamente su exploración, con todos sus sistemas en orden. Mañana habrá una imagen de alta resolución. Mientras tanto, Failsafe 2 muestra una imagen compatible con un objeto tipo mancuerna o pino de bowling (como el cometa Borrelly), un binario de contacto (como el cometa Churymov-Gerasimenko que usó Emily para su simulacro), o dos cuerpos separados pero muy cercanos. Tres fotogramas muestran la rotación, compatible con un período de 15 o de 30 horas.

¡Calculemos! El cuadrado del período de una órbita es proporcional al cubo de su tamaño (3a Ley de Kepler). De la imagen Failsafe 2 tenemos que el semieje es 16 km, y el radio de la parte gruesa unos 5 km. Usando una densidad de 1.5 g/cm³ (típico de las lunas de hielo) obtenemos (p. 92 de mis notas de Mecánica Clásica) un período de 15 horas y media, compatible con la observación, y descartando el período de 30 horas. ¡Guau! ¡Ultima Thule realmente podría ser dos objetos en órbita súper cercanos! ¿Será?

Update 2 de enero. En la conferencia de prensa se reveló que Ultima Thule es un objeto binario de contacto. Es decir, está formado por dos partes apenas apoyadas una sobre la otra, sostenidas por su gravedad, pero sin un cuello fuerte. Es un descubrimiento sensacional, con enorme relevancia para comprender la formación del sistema solar. La forma casi esférica de las dos partes, así como la delicadeza de situación, son evidencia de que se formaron por acreción en un ambiente de muy poca energía. ¿Qué falta saber? Su composición, la cantidad y tamaño de los cráteres, la geología de cada parte, la existencia o no de pequeños satélites, todo aportará significativamente a los modelos de formación del sistema solar. New Horizons está en perfecto estado, y tiene energía y combustible para funcionar 20 años más, llegando hasta 100 UA o más. A partir de 2020 se buscará un nuevo destino de sobrevuelo.

Update 3 de enero. De la conferencia de prensa de hoy: por ahora no encontraron lunas, ni detectaron atmósfera. Los dos lóbulos son del mismo color. Me parece que no hay imágenes con más resolución que ayer, pero montaron dos para dar una sensación  3D. New Horizons estará unos días pasando por detrás del Sol, y la transmisión de datos se reiniciará el 10 de enero. Llevará 20 meses completarla, así que las imágenes y otros datos irán apareciendo con cuentagotas hasta el 2020. Para hacerse una idea de la escala de Ultima Thule, y de la dificultad del sobrevuelo, Alan Stern mostró esta comparación con Plutón:

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La imagen del ocultamiento estelar de 2014 MU69 en julio de 2017 es de NASA. La reconstrucción de su forma a partir del ocultamiento es de: NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker. La foto de Churymov-Gerasimenko es de ESA/Rosetta. El simulacro de las imágenes de confirmación es de Emily Lakdawalla. Los slides son de las conferencias de prensa de New Horizons.