La edad y el origen probable de Oumuamua: el primer objeto interestelar jamás detectado

Vivimos en un momento apasionante. Los primeros grandes objetos interestelares se descubrieron apenas en la última década: el meteoro interestelar IM1 en 2014, el objeto anómalo cercano a la Tierra Oumuamua en 2017 y el cometa interestelar Borisov en 2019. Una incógnita fundamental es el origen probable de cada uno de estos objetos inusuales fuera del sistema solar.

Para arrojar nueva luz sobre esta incógnita, le ofrecí un proyecto de verano a Shokhruz Kakharov, un estudiante de la Universidad de Harvard. Mi idea era calcular las trayectorias de estos objetos interestelares en el tiempo en el potencial gravitacional de la Vía Láctea y descubrir de dónde venían. La región galáctica que sus órbitas mostraron en el pasado limitaría las propiedades de sus fuentes. Por ejemplo, si se originaron cerca de una estrella, se podría limitar la edad de la estrella y el proceso físico que podría haber producido cada uno de estos objetos interestelares.

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Analizamos las trayectorias pasadas de estos objetos interestelares invirtiendo sus velocidades medidas en relación con el estándar local de reposo, el marco de referencia obtenido promediando los movimientos aleatorios de las estrellas locales cerca del Sol. Esta imagen gira alrededor del centro de la Vía Láctea a una velocidad de unos 240 kilómetros por segundo, diez mil veces más rápido que el límite de velocidad en una autopista.

Utilizando un código informático, Shokhruz integró numéricamente las trayectorias de los objetos interestelares en el tiempo en el potencial gravitacional de la Vía Láctea. Para simplificar, ignoramos las características gravitacionales transitorias, como los brazos espirales y la barra galáctica. Ésta es una aproximación razonable para las órbitas en la parte exterior del disco galáctico.

Al integrar las órbitas de estos objetos interestelares en el tiempo, pudimos restringir la región espacial de sus supuestas fuentes dentro de la Vía Láctea. Estas restricciones limitan los posibles lugares de nacimiento de diferentes objetos interestelares y proporcionan información sobre el entorno galáctico en el que se originaron.

Las estrellas cercanas al Sol siguen una distribución exponencial por encima y por debajo del plano medio del disco galáctico, con una escala de altura que aumenta con la edad. Utilizamos la desviación vertical de cada objeto interestelar desde el plano medio del disco de la Vía Láctea para limitar la función de probabilidad de su posible edad. Nuestro enfoque fue simple. Dada la excursión vertical máxima de cada objeto desde el plano medio del disco de la Vía Láctea, calculamos la distribución de edades de las estrellas que podrían haberlas dado origen dentro de esa región para inferir la distribución de probabilidad de la edad del objeto. Cualquier efecto dinámico sobre la escala-altura estelar por perturbaciones gravitacionales también afectaría a los objetos interestelares, ya que ambas poblaciones no colisionan. Por lo tanto, nuestras limitaciones de edad se aplican directamente a la edad total de los objetos interestelares independientemente de su tiempo de viaje.

Descubrimos una pequeña extensión vertical de la trayectoria pasada de Oumuamua fuera del plano medio de la Vía Láctea, aproximadamente seis veces más pequeña que la del Sol. Esto sugiere que Oumuamua se originó cerca del plano medio del delgado disco de estrellas jóvenes. Este hecho implica una edad probable inferior a 1.000 o 2.000 millones de años. Cosmológicamente hablando, Oumuamua es un bebé, un orden de magnitud más joven en relación con la edad del Universo. Es incluso mucho más joven que el Sol, que es un fenómeno tardío en la historia cósmica.

La evolución pasada de la distancia del objeto interestelar Oumuamua al Sol se produce en un período de aproximadamente 2,2 mil millones de años. Oumuamua estaba al otro lado del disco de la Vía Láctea con respecto al Sol hace unos 1.100 millones de años.

La excursión máxima del cometa Borisov es similar a la del Sol, lo que sugiere una edad similar. El meteoro IM1 exhibe excursiones verticales más grandes, lo que sugiere un origen más antiguo.

También aplicamos el mismo código para calcular las trayectorias futuras de las sondas interestelares lanzadas por la NASA hace décadas: Voyager 1 y 2 y Pioneer 10 y 11.

Hemos descubierto que las sondas interestelares creadas por el hombre, como la Voyager 1 o la Pioneer 10, llegarán al lado opuesto del disco de la Vía Láctea con respecto al Sol en unos 2 mil millones de años y regresarán a las proximidades del Sol en 4 mil millones de años. Este futuro “regreso a casa” ocurrirá mucho antes de que el Sol evolucione hasta convertirse en una estrella gigante roja en alrededor de 7,6 mil millones de años.

La extensión radial y vertical de la trayectoria de la Voyager 1 en relación con el plano galáctico se asemeja a los rangos correspondientes del Sol.

Después de que el Sol muera, dejará tras de sí una esfera metálica compacta, aproximadamente del tamaño de la Tierra y que contiene el 60% de la masa actual del Sol. A ese remanente se le llama enana blanca. Conocemos este destino por la misma razón por la que nos damos cuenta de que estamos condenados a morir después de visitar un cementerio. Hay numerosas enanas blancas de estrellas similares al Sol que ya han muerto y están enterradas en la Vía Láctea.

A partir de la edad medida de estas enanas blancas se puede deducir la historia de formación estelar de la Vía Láctea. El procedimiento es similar a inferir tasas históricas de natalidad a partir de certificados de defunción fechados. La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea se formaron miles de millones de años antes del sol, con un pico en la tasa de formación estelar hace unos 10 mil millones de años. Si civilizaciones como la nuestra nacieron alrededor de ese pico y lanzaron sondas tipo Voyager hace más de 2 mil millones de años, estas sondas podrían haber llegado ya a las proximidades del Sol desde el otro lado del disco de la Vía Láctea.

Por eso vale la pena comprobar si la forma anómala y aceleración no gravitacional de Oumuamua o la fuerza anómala del material y velocidad de IM1 podrían ser indicativos de un origen tecnológico. Si bien algunos consideran esta idea controvertida y herética, a mí me parece de sentido común. Pero, ¿qué puedo decir? Solo soy un granjero ingenuo y curioso, no tan intelectual como podrían ser algunos editores de Scientific American, aquellos que prefieren no confundir a sus lectores con el sentido común.

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Avi Loeb es jefe del proyecto Galileo, director fundador de la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, director del Instituto para la Teoría y la Computación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y autor del bestseller Extraterrestrial: The first sign of intelligent life beyond earth.

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Novaceno publica una columna de Avi Loeb con permiso del autor todas las semanas.