Arranca la caza de objetos intergalácticos escondidos en el sistema solar

En la última década, los astrónomos han descubierto los primeros objetos interestelares en forma de `Oumuamua, Borísov y IM1. Su origen en el espacio interestelar fue determinado por su velocidad superior a la velocidad de escape del sistema solar. Todos estos objetos interestelares están unidos gravitacionalmente a la Vía Láctea.

¿Hay objetos en el sistema solar que puedan haberse originado en el espacio intergaláctico? Mi primer libro de divulgación científica se tituló Extraterrestre. El segundo fue Interestelar. ¿Debería titularse el tercer libro Intergaláctico?

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La velocidad necesaria para escapar de la Vía Láctea desde la ubicación del Sol es aproximadamente 500 kilómetros por segundo, equivalente al 0,17% de la velocidad de la luz. El Sol gira alrededor del centro de la Vía Láctea aproximadamente 240 kilómetros por segundo. Esto implica que cualquier objeto expulsado por el Sol a más de 260 kilómetros por segundo en su dirección de movimiento alcanzaría el espacio intergaláctico. Esta velocidad podría atribuirse a un fragmento de un asteroide que se desintegró en un radio de varias veces el del Sol, ya que la velocidad de escape de la superficie del Sol es de 618 kilómetros por segundo.

El Sol se formó por acumulación de materia de un disco circundante. Si una pequeña fracción del disco de escombros rocosos que rodea al joven Sol fuera expulsado a una velocidad de unos pocos cientos de kilómetros por segundo, entonces las rocas expulsadas en la dirección del movimiento del Sol habrían recorrido ya la distancia hasta la galaxia de Andrómeda de unos pocos millones de años luz.

Otros procesos podrían haber suministrado rocas intergalácticas. Los ejemplos incluyen Discos de escombros alrededor de agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, las colas de marea de las estrellas y las rocas en fusiones de galaxias, o la eyección de rocas por pares apretados de estrellas o agujeros negros que actúan como máquinas de pinball al lanzar al espacio material entre ellos. En colaboración con mi antiguo investigador de posdoctorado, James Guillochon, calculé en un artículo publicado hace una década que debería haber una población sustancial de estrellas intergalácticas con velocidades superiores a los diez mil kilómetros por segundo hasta la velocidad de la luz.

Un mecanismo de expulsión aún más común fue contemplado en un artículo de 1988 por Jack Hills, mediante el cual el disco de escombros de rocas alrededor de una estrella puede ser arrancado de la estrella anfitriona por las mareas cuando la estrella pasa en las proximidades del agujero negro de 4 millones de masa solar, Sgr A*, en el centro de la Vía Láctea. El mecanismo de Hills se aplicaría a casi todas las galaxias, ya que genéricamente albergan un agujero negro supermasivo en su centro.

Pero además de las fuentes naturales de objetos intergalácticos, también podrían existir fuentes tecnológicas. Las cinco sondas interestelares lanzadas por la NASA: Voyager 1 y 2, Pioneer 10 y 11 y New Horizon, están en camino de abandonar el sistema solar a una velocidad de decenas de kilómetros por segundo. Como en el caso de ‘Oumuamua, Borisov e IM1, esta velocidad mantendrá nuestras sondas interestelares unidas a la Vía Láctea. Sin embargo, los métodos de propulsión futuros, como las velas ligeras impulsadas por láseres de alta potencia, tal como lo prevé el Proyecto innovador Starshot para el cual presidí el Consejo Asesor Científico, podrían incluso alcanzar velocidades relativistas que los llevarían al espacio intergaláctico. Entre todas las rocas intergalácticas, algún día podríamos encontrar partes de naves espaciales funcionales o rotas.

Debido a que las galaxias están separadas por distancias mucho mayores que su tamaño, es probable que la abundancia de objetos intergalácticos por unidad de volumen sea mucho menor que la de los objetos interestelares. Sin embargo, la naturaleza podría sorprendernos y por ello debemos buscarlas. Los objetos intergalácticos podrían haber pasado desapercibidos en búsquedas anteriores de asteroides si solo aparecieran una vez en las imágenes del cielo como resultado de su alta velocidad.

Mi estudiante en Harvard, Shokhruz Kakharov, está utilizando actualmente un código informático para calcular trayectorias en el pozo de potencial gravitacional de la Vía Láctea con el objetivo de identificar objetos que se originaron en el espacio intergaláctico. Debido al movimiento del Sol alrededor del centro de la Vía Láctea, la velocidad mínima de los objetos intergalácticos depende de su dirección de llegada.

La distancia recorrida por los objetos intergalácticos depende de su velocidad de expulsión de su galaxia madre. La Ley de expansión cósmica de Hubble-Lemaître establece que la velocidad de recesión de las galaxias distantes es igual a la constante de Hubble multiplicada por su distancia. Como resultado, un objeto intergaláctico no puede alcanzarnos desde una distancia mayor que su velocidad de expulsión dividida por la constante de Hubble. Distancias mayores requieren un tiempo de viaje que supera la edad actual del Universo. Esta distancia máxima recorrida corresponde a unos 20 millones de años luz a una velocidad de 500 kilómetros por segundo. Una región de este tamaño alrededor de la Vía Láctea contiene varios cientos de galaxias.

Es de esperar que otras civilizaciones tecnológicas fueran mucho más ambiciosas que nosotros y se aventuraran al espacio intergaláctico con sus tecnologías de propulsión más sofisticadas. Afortunadamente, la mayoría de las estrellas se formaron miles de millones de años antes que el Sol, por lo que ya podrían haber llegado hasta nosotros sondas semirelativistas de galaxias distantes. Sería bastante decepcionante encontrar solo rocas en nuestro patio cósmico.