El objeto interestelar 3I/Atlas puede ser una nave con un motor de antimateria

El análisis detallado de la imagen del Telescopio Espacial Hubble del nuevo objeto interestelar 3I/ATLAS (tratado aquíy aquí), indica que la densidad total de columna de partículas de polvo es inferior a 0,0001 gramos por centímetro cuadrado. Independientemente de la distribución de tamaños de las partículas de polvo, esta baja densidad implica que el polvo responsable del resplandor en torno a 3I/ATLAS no es opaco a la luz solar.

Por ello, la mayor parte de la luz solar reflejada debe proceder de la superficie sólida del núcleo de 3I/ATLAS. Según el brillo del núcleo, su radio estimado es de unos diez kilómetros dividido por la raíz cuadrada de la reflectancia (albedo) en unidades del cinco por ciento. Por la misma razón, la mayor parte del enrojecimiento observado en el espectro de 3I/ATLAS debe originarse en la superficie del núcleo. Este aspecto recuerda a la superficie roja de los objetos del cinturón de Kuiper, como Arrokoth, que han estado expuestos a una dosis similar de rayos cósmicos interestelares.

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La luminosidad observada de 3I/ATLAS es de unos diez gigavatios. La interpretación más sencilla es que ésta procede de la reflexión de la luz solar, lo que implica un radio del objeto de tres a diez kilómetros. Sin embargo, los objetos interestelares anteriores, 1I/`Oumuamua y 2I/Borisov, tenían ambos radios de cientos de metros, y cabría esperar encontrar muchos más cuerpos interestelares de ese tamaño antes de descubrir una roca interestelar cien veces mayor y un millón de veces más masiva. Como se argumenta en mi primer artículo sobre 3I/ATLAS (accesible aquí), el depósito de materiales rocosos en el espacio interestelar solo puede proporcionar una rara roca de diez kilómetros cada diez mil años o más.

Entre la avalancha de cientos de correos electrónicos recibidos hoy, había una pregunta muy interesante: ¿Está compuesto 3I/ATLAS de antimateria?

Antes de mi carrera matutina al amanecer, calculé la tasa de aniquilación del polvo zodiacal ambiental en el plano de la eclíptica del sistema solar, considerando que la superficie del núcleo de 3I/ATLAS estuviera formada por antiátomos. Para un radio del núcleo de diez kilómetros, el resultado fue una luminosidad de rayos gamma de varios gigavatios, curiosamente similar a la potencia emitida por 3I/ATLAS en luz visible. Para explicar la luz observada, esta energía radiante de alta frecuencia debería ser procesada por una capa opaca de materia próxima a la superficie de 3I/ATLAS, con una temperatura efectiva de fotosfera similar a la del Sol.

Se espera que la mayor parte de la potencia de aniquilación proceda de la cara delantera de 3I/ATLAS conforme avanza a través del medio zodiacal, por el mismo motivo que la parte anterior de nuestro cuerpo se moja más al correr bajo la lluvia. Sería posible distinguir el calentamiento por la parte que avanza respecto al calentamiento solar cuando 3I/ATLAS alcance el perihelio, dado que su trayectoria entonces será perpendicular a la dirección del Sol. El paso por el medio interestelar causaría una erosión insignificante de la superficie para un objeto de diez kilómetros.

El proceso de aniquilación debería generar rayos gamma y rayos X residuales que podrían ser detectados por el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma o el Observatorio de Rayos X Chandra a medida que el objeto se aproxime a la Tierra. Ojalá ambos instrumentos observen 3I/ATLAS en los próximos meses.

La posibilidad de que 3I/ATLAS esté formado por antimateria es bastante exótica. La antimateria no puede sobrevivir a la aniquilación con la materia en las altas densidades que caracterizaron el universo primitivo. Se produce por procesos de alta energía en cantidades insignificantes respecto al depósito de materia existente en la mayoría de los entornos astrofísicos. Por tanto, una nave espacial podría contar con grandes cantidades de antimateria como combustible o recubrimiento solo si quien la fabrica fuera capaz de producir esta rara sustancia tecnológicamente a gran escala. La combinación de materia y antimateria ofrece el combustible más eficiente, ya que convierte la masa en energía con una eficacia del cien por cien.

En la Tierra, crear antimateria resulta sumamente caro. Los aceleradores de partículas en el CERN producen una centésima de nanogramo (0,00000000001 gramos) de antimateria, al coste de un kilogramo (mil gramos) de oro. El coste de producir un gramo de antimateria es, por tanto, de unos cinco cuatrillones de dólares. En el CERN se están produciendo átomos de antihidrógeno para comprobar si se comportan como los átomos de hidrógeno, tal como se deduce de los principios fundamentales de la mecánica cuántica. Uno de los principales retos es hallar un método para almacenar antimateria y protegerla de la aniquilación con la abundante materia circundante.

Naturalmente, la antimateria puede producirse generando un medio extremadamente caliente del que se originan pares de partículas energéticas o mediante procesos nucleares, como la desintegración de núcleos atómicos inestables. Por ejemplo, los radioisótopos contenidos en un plátano producen aproximadamente un positrón (antielectrón) por hora.

En el estado actual de la tecnología y la ciencia, producir antimateria en cantidades suficientes para abastecer o construir una nave espacial es un reto insuperable. Sin embargo, esto no debe impedir que busquemos cualquier emisión anómala de rayos gamma o rayos X proveniente de 3I/ATLAS a niveles de flujo detectables por el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma o el Observatorio de Rayos X Chandra.