El asteroide amigo y una manera de presentarlo en sociedad

En principio podría parecer que este es un artículo técnico sobre un aspecto muy específico, casi irrelevante y poco difundido del Sistema Solar. Pero su objetivo principal es plantear un par de cuestiones, que en lenguaje figurado serían las siguientes:

– ¿Es adecuado presentar en tus círculos sociales a ese amigo, tan fiel pero tan excéntrico?

– ¿Sería conveniente, antes de hacerlo, vestirlo adecuadamente, aunque con ello pierda su auténtica personalidad?

O traducidas, en lenguaje más inteligible:

– ¿Es conveniente explicar en clase en niveles de Secundaria Obligatoria temas muy específicos, aparentemente complicados y muy alejados del programa, con la excusa de que pueden ser muy motivadores? ¿Puede ser un criterio pedagógico correcto?

– ¿Es conveniente utilizar símiles para hacer más fácil su comprensión?

Mi opinión, en este caso concreto, ya la he dado en el título, en la primera formulación de las pregunta y en las dos primeras de las siguientes fotos.

IMAGEN 1

Pero quizás en cada caso habría que hacer una reflexión diferente. Porque todos hemos sufrido muchos ejemplos al leer artículos de un nivel demasiado técnico para el público a quien se decía que iban dirigidos, y otros en que la explicación pura y dura hubiese sido más sencilla de entender. Estoy pensando por ejemplo en el bosón de Higgis con el símil de “la piscina”, o las “naranjas y la merienda” que solían aparecer en algún medio, para divulgar aspectos mucho más sencillos, que el “Es como si …”.

– Un astro muy especial

Cuando “de niños” nos enseñaban en la escuela eso del sistema solar con sus 9 planetas (en mi época Plutón era uno de ellos), sus satélites y el cinturón de asteroides, pensábamos que todo estaba claro y bien organizado: cada astro en su órbita, sin molestarse unos a otros, y siguiendo un esquema perfectamente fijado.

Pero el Sistema Solar está lleno de casos extraños, tremendamente curiosos, situaciones cambiantes y con un futuro, relativamente cercano, en absoluto claro. No hace falta irse al lejano cinturón de Kuiper para ver que todo no es como nos lo contaron, que hay muchos astros todavía por descubrir y que de vez en cuando aparecen situaciones muy extrañas.

Uno de estos astros, o una familia de ellos, me plantea el dilema de si puede ser adecuado explicarlo a nivel de la ESO, a adolescentes de 15 años, y si para ello conviene adornarlo con ejemplos de situaciones cotidianas.

Muy cerquita de nuestro planeta tenemos un ejemplo que, aunque hace ya más de 10 años que fue descubierto, quizás no se le haya dado la difusión que se merece: el asteroide 164207. Aunque por su pequeño tamaño de apenas 200 metros no sea destacable, el interés y la motivación por el tema que puede ocasionar a quien se lo presentemos podría justificar esa mayor difusión.

Está tan cerca, que puede decirse que es el segundo astro más próximo a la Tierra, después de la Luna. Si a veces se dice en sentido figurado que Selene es la compañera de nuestro planeta, su pareja, también podría decirse que 164207 es su amigo inseparable.

Este asteroide que fue descubierto en la primera quincena de abril de 2004, tal como su nombre provisional inicial lo delata (2004 GU9), es uno de esos NEOS (objetos cercanos a la Tierra), del tipo Apolo, considerados los peores enemigos del planeta, ya que por sus características orbitales, podrían cruzarse con el camino de la Tierra y en algún momento llegar a impactar.

IMAGEN 2

Pero entre ese grupo de temibles enemigos, está infiltrado 164207, nuestro entrañable y bondadoso amigo que sabemos que nunca se enfrentará con nosotros.

Si analizamos la distancia a la que este asteroide se mantiene de la Tierra en todo el año 2016, veremos que oscila entre 0.33 y 0.26 U.A, una variación máxima de solo un 22% en el momento más cercano respecto al más lejano.

Pero aunque la distancia que nos separa variará ligeramente con el paso de los años, parece que nunca en un futuro próximo (al menos en los próximos 500 años, dicen los expertos) se irá mucho más allá de lo que está ahora. Y si después de este tiempo se va por libre alrededor del Sol, alejándose hasta 2 Unidades Astronómicas (U.A.) se sabe a ciencia cierta que volverá. Para quedarse otra larga temporada o solo para una visita breve. Eso no lo pueden predecir ni los cálculos más minuciosos.

Pero volviendo al presente, parece que algo no concuerda con lo que estamos acostumbrados a ver en el Sistema Solar. Las mencionadas distancias varían tan poco, que alguien podría decir que se trata de un satélite terrestre, y algunos ya han osado decirlo refiriéndose a 164207 o a alguno de sus colegas, porque si tenemos en cuenta las posiciones que ocupa respecto a nosotros ¡Parece que está dando vueltas alrededor de la Tierra! Eso es lo que apreciaríamos desde aquí, incluso directamente si fuese visible sin telescopio, como puede apreciarse en el gráfico 4 de la siguiente imagen.

Pero esa distancia, aún siendo casi constante, parece demasiado para un satélite. Técnicamente se le suele llamar pseudosatélite, y en realidad, salvo momentos muy especiales, se mueve como lo que es: un asteroide en órbita alrededor del Sol, con un semieje mayor a= 1.001 U.A y un periodo p=366.03 días, parámetros muy similares a los de nuestro planeta.

Además el nodo descendente de su órbita está muy cercano (a menos de medio millón de km) de la posición que ocupa la Tierra los últimos días de abril.

IMAGEN 3

Efectivamente, tiene una órbita muy parecida a la de nuestro planeta con una excentricidad e=0.136 y una inclinación respecto a la eclíptica i= 13.6º relativamente pequeñas, con lo cual si en un momento dado está cerca de la Tierra (como ocurre actualmente), se moverá alrededor del Sol casi a la par que nosotros, y el movimiento relativo que vemos desde aquí, (luego entraré en más detalles y lo modificaré) sería como en la figura 4 del gráfico anterior.

Cuando la Tierra, a finales de abril, está cerca del nodo descendente de la órbita del asteroide, en la posición A, éste se encuentra “por detrás”, considerando la dirección de la traslación alrededor del Sol. Pero debido a la configuración de las dos órbitas y las posiciones opuestas de los perihelios, el asteroide adelanta a nuestro planeta, pasando “por debajo” de él en B, y cuando se vuelven a encontrar en el mismo plano, (después de media vuelta de haberlo hacho en A), cerca del otro nodo en la posición C, el asteroide irá “por delante” porque en esa media vuelta ha pasado por su perihelio, ha tenido que recorrer menos camino y además ha ido un poco más rápido (segunda ley de Kepler).

Curiosa carrera, en que si la meta está en el nodo descendente lleva ventaja la Tierra, pero si está en el otro nodo va delante el asteroide. De esta manera “vemos” a 164207 dando vueltas alrededor nuestro.

Solo es una cuestión geométrica, pero podría decirse que algo parecido ocurre con la Luna respecto a nuestra situación: la vemos dar vueltas alrededor de la Tierra pero, tomando como referencia el Sistema Solar, simplemente acompaña a la Tierra en una órbita casi idéntica, un poco alabeada, pero objetivamente no la circunvala, como se explica en este enlace.

Si dibujamos la órbita de la Luna según los mismos criterios que las de 164207, el primer gráfico sería muy similar (a esa escala no se distinguiría de la órbita de la Tierra) y la órbita relativa también casi circular, aunque mucho más pequeña, y en un plano casi perpendicular a ésta.

¿Dónde está entonces la diferencia? ¿Por qué no se le considera un satélite? Porque el movimiento de la Luna se debe en gran medida a la atracción gravitatoria de la Tierra, y 164207 se mueve solo por la gravedad del Sol. ¿O quizás no exactamente?

– La Tierra interacciona con el asteroide.

Utilizando un lenguaje figurado, que haga la situación más atractiva para quien lo lee, podría decirse que “Como buena amiga, la Tierra no deja que el asteroide se marche, ni que tampoco se arrime demasiado, no sea que la situación se ponga comprometida, y no precisamente porque provoque los celos de Selene.”

Efectivamente, mediante la fuerza de atracción gravitatoria, en unos procesos ciertamente interesantes, se evita tanto el choque como el alejamiento excesivo y definitivo de ambos astros.

De manera un poco simplificada, puede decirse que al menos en estos siglos (5 hacia atrás y hacia adelante) el asteroide tiene dos órbitas ligeramente diferentes que va alternando cada varias decenas años, ambas muy parecidas a la de la Tierra, con periodos ligeramente superior a un año (el actual) o inferior, y con los dos nodos relativamente cercanos a la eclíptica (el descendente más que el ascendente).

Cuando está cerca de su nodo descendente el asteroide se sitúa muy próximo a la Tierra, detrás de ella. Si utilizamos los citados parámetros orbitales para calcular sus posiciones en diferentes épocas (se puede obtener una simulación en http://neo.jpl.nasa.gov/orbits/ como en la siguiente imagen), veríamos que se mueve un poco más lento que la Tierra, que hace 3 décadas a finales de abril habría pasado delante de ella (en la dirección de la traslación alrededor del Sol) cada año más cerca, y que el 28-4-1996 nuestro planeta lo habría adelantado llegando a encontrarse tan solo a 0.0037 U. A., apenas un poco más lejos que la distancia a la Luna.

IMAGEN 4

En realidad no ocurrió así. El programa maneja parámetros actuales, pero estos cambiaron hace unos años, y de hecho continúan cambiando en menor medida continuamente cada vez que el asteroide se acerca a sus nodos, y con ello a la Tierra.

En realidad también a principio de los años 90 (según los cálculos teóricos porque todavía no se había descubierto), el asteroide iba por detrás al igual que ahora, pero en una órbita más rápida. Algo cambió y volverá a cambiar en el futuro:

Este año cuando en abril la Tierra pasó por las proximidades de su nodo descendente, el asteroide estaba en la posición A1 de la siguiente imagen, pero como se mueve un poco más lento que la Tierra el próximo año estará un poco más atrás, en A2, el siguiente en A3

IMAGEN 5

Pero medio año después de A1, cuando la Tierra se acerque al otro nodo, el asteroide pasará por delante, en C1, el año siguiente en C2, más atrás y por ello más cerca de la Tierra, luego en C3, …

Debido a esto la órbita relativa del asteroide, dibujada al principio como una elipse cerrada, hay que modificarla y queda con el aspecto de un muelle (Figura de la derecha de la imagen anterior).

Siguiendo con el proceso, en las posiciones C (cerca del nodo ascendente), a cada vuelta el asteroide se acerca más y más a la Tierra por delante suyo y dentro de unos años (con los parámetros actuales ocurriría poco antes de 2040, y en realidad aún antes pero en el gráfico se ha abreviado y sería en C4) pasará tan cerca, que la Tierra lo atraerá con su gravedad, le frenará robándole una cierta “cantidad de movimiento” y esto hará que caiga a una órbita más interna, más que la de la propia Tierra, con lo que acelerará porque esa órbita es más rápida, su periodo pasará a ser menor que un año, y cada vez que se encuentren posteriormente por esos lugares (una vez cada año) el asteroide estará cada vez más lejos, por delante de la Tierra. Como en un símil atlético le ocurriría a un corredor que ve que va a ser alcanzado por su perseguidor y acelera para que esto no ocurra, volviendo a aumentar su ventaja en cada vuelta.

Una situación muy similar, que se conoce desde hace tiempo, se produce con los satélites de Saturno, Jano y Epimeteo.

Pero ahora, mientras que en cada paso por C estarán más alejados (el asteroide cada vez más delante de la Tierra), en las posiciones A cerca del nodo ascendente el asteroide se va acercando por detrás, cada vuelta un poco más cerca. Al cabo de varias décadas (en el siguiente gráfico se ha abreviado y sería en A-9) la atracción gravitatoria volverá a actuar y se producirá el efecto contrario, el mismo que ocurrió en un momento a finales del siglo XX “Es como si” nuestro amigo el atleta ve delante suyo a su competidor (la Tierra) hace un esfuerzo excesivo por alcanzarla y lo paga quedándose sin fuerzas, cada vez más rezagado. 1647207 volverá a su órbita anterior, la que tiene ahora mismo.

IMAGEN 6

Todo esto no deja de ser una simplificación didáctica de la situación. En realidad esos cambios de órbita son graduales, y los pasos de una vuelta a la siguiente en la espiral que describe tienen diferente amplitud, según el asteroide se va aproximando año a año a la Tierra en uno de los dos nodos. De hecho, el dato del periodo que aparecía en la mencionada base de datos de NASA antes del acercamiento del pasado de abril de 2016 era 365.95 menor que el actual.

– La historia continuará

Las diferentes interacciones en las proximidades de los nodos se repetirán, pero no sabemos exactamente hasta cuándo. Ni las matemáticas ni la física dan para tanto. Según parece, no antes de 500 años, la separación podría ampliarse en el nodo más distante (a finales de un mes de octubre de no sabemos qué año), debido a pequeñas variaciones de los parámetros orbitales por influencias gravitatorias de otros planetas, se abriría una puerta que la atracción gravitatoria de la Tierra no será suficientemente eficiente para bloquear y por allí se escaparía nuestro desagradecido amigo, para disfrutar de su libertad, como en el símil inicial de los amigos, o el atleta quedaría definitivamente adelantado por su rival y, desmoralizado, llegaría incluso a perder una vuelta, en el otro símil.

Circunvalará al Sol por detrás de la Tierra, cada vez más alejado de nosotros, pero al cabo de mucho tiempo en que se movería al otro lado del Sol, una vez acabada su excursión volverá. Los dos viejos amigos se volverán a acercar y se saludarán.

O según el símil de los atletas, la Tierra estará a punto de pillarle por detrás después de casi “sacarle una vuelta”, pero …

Cuando después de mucho tiempo se vuelvan a encontrar no sabemos que ocurrirá, aunque lo más probable es que se cumpla eso de “nunca segundas partes fueron buenas”

Existen varias opciones, que por no aumentar más la extensión de este artículo omito, según hayan evolucionado las posiciones de los dos nodos en todo ese largo tiempo de ausencia. Como en cualquier serie televisiva que se precie, solo dejo los posibles interrogantes, para que la sigas en la siguiente temporada en clave del símil de amistad.

– La Tierra despechada, le manda a paseo, paradógicamente utilizando las mismas armas que usa ahora para retenerlo. Pero 164207 es insistente y lo volverá a intentar, con más opciones, tras otro largo periodo.

– Podrá ser un entrañable encuentro y una oportunidad de revivir la antigua relación.

– Pero quizás ya no sea lo mismo. Ambos han cambiado y en este caso la relación no durará mucho.

Solo te puedo adelantar que, igual que en la vida real, el último supuesto es el más probable.

La segunda parte, con todos estos detalles, quizás en otra ocasión.

– Los compañeros de nuestro amigo

164207 no es el único coorbital terrestre. Desde que en 1997 se descubrió la verdadera naturaleza de 3753 Cruithne, ya son más de media docena los asteroides que se han incluido en esta familia. Pero de los que conocemos actualmente, posiblemente “el asteroide amigo” sea el más especial. Incluso más que el anunciado como “primer asteroide troyano de la Tierra”, hace casi 5 años.

Es curioso que en estos temas puedan encontrarse explicaciones muy diversas, y en ocasiones contradictorias entre sí, en diferentes artículos de divulgación. Es conveniente recurrir a las fuentes originales, a expertos en el tema, e interpretar correctamente los artificios que utilizan en sus explicaciones. La utilización de manera no suficientemente didáctica que en alguna ocasión se ha hecho de las órbitas relativas denominadas “de herradura”, “de silla de montar”, “de gota” o sin ir más lejos la del troyano, puede crear una gran confusión entre los lectores sobre cuál es la realidad de los extraordinarios movimientos de estos astros coorbitales terrestres.

Desde luego, 164207 no tiene órbita relativa de “silla de montar” como Cruithne, ni tampoco órbita de herradura como 2003 YN107 o Epimeteo, aunque muchas veces pueda leerse eso por ahí. Es posible que lo tenga en un futuro lejano si finalmente se marcha, pero es mucho aventurar. De momento tiene forma de muelle (o de tirabuzón) y visto en planta, como se suelen representar las otras, su órbita relativa es una estrecha elipse que va oscilando pero siempre teniendo a la Tierra en su interior. Tampoco tienen nada que ver en su movimiento las posiciones de los puntos de Lagrange que frecuentemente también se citan.

En estos temas de situaciones futuras con una cinemática tan extraña hay que tomar todo con prudencia. El proceso descrito es lo más probable que ocurra y en este caso la voz más autorizada parece que es la de Paul Wiegert (quien “delató“ al primer coorbital terrestre) del Dept. of Physics, The University of Western Ontario y su equipo; y también ha trabajado de manera destacada en este campo Paul Chodas del Jet Propulsion Laboratory, Instituto de Tecnología de California, Pasadena CA.

Pero esto ¿para sirve para algo?

Terrible pregunta que hemos tenido que soportar los profes de mate, que antes soslayábamos con eso de las “herramientas necesarias para la ciencia”, que nunca aceptaba el alumnado, pero últimamente se les habla de “el dinero que ganan las casas de apuestas o quienes hicieron saltar la banca” siguiendo estrategias matemáticas, y por lo menos durante los siguientes 5 minutos de clase prestan atención.

Sí. Conocer a nuestro amigo 164207 y sus colegas sirve para algo.

En los últimos años se habla de que estos asteroides coorbitales terrestres son potencialmente útiles para explotar sus recursos minerales, e incluso como bases permanentes de investigación o lanzamiento. Serían viajes relativamente cómodos: cortos, baratos y sin esas estrechas ventanas de lanzamiento que restringen las posibles fechas de salida a otros destinos del Sistema Solar.

Pero esos astros ya son muy útiles actualmente, al menos a mí me lo han sido. Yo los he utilizado en mi trabajo diario con gran éxito y he conseguido objetivos más ambiciosos que utilizando los recursos de siempre. Mis alumnas y alumnos de secundaria del instituto de Sestao se sintieron enormemente motivados al descubrir las sorprendentes características de 2004 GU9 (como entonces se llamaba) y sus compañeros coorbitales.

Podría pensarse que hay que ser muy iluso para creer que unos chicos y chicas de 15 años comprendieron realmente estas historias, y que les sirviera para algo, pero yo se que sí. La mayoría entendió perfectamente esos extraños cambios de órbitas, y posiciones relativas, porque ellos mismos lo visualizaban cuando los representaban en el patio. Y si en el ensayo lo hacían mal, aprendían el por qué, hasta que la función salía perfecta. Se sintieron orgullosos de que salieran en las fotos y vídeos que su profe mostraba en congresos de didáctica de la astronomía, y de las maquetas simuladoras de la extraña cinemática de estos astros, que elaboraron con engranajes y motores.

IMAGEN 7IMAGEN 8

Puedo asegurar, que a partir de entonces acudían a mis clases con más ganas de aprender. Su pregunta repetida con una sonrisa de expectación al empezar las clases de las asignaturas optativas de astronomía y también de tecnología “¿Hoy qué vamos a hacer?”, que en mis 25 años de docencia de la asignatura de matemáticas nunca la oí, lo demuestra. Y todo fue gracias a nuestro amigo y su cuadrilla.

Es evidente que las condiciones de la escuela, del grupo de alumnado, de las presiones por cumplir el programa, son diferentes en cada lugar. Y que lo que en un sitio ha funcionado, en otros puede que no lo haga.

Mi intención no es sentar cátedra sino plantear una pregunta. Por supuesto, admito que alguien piense que estuvimos perdiendo el tiempo, y por culpa de 164207 mi alumnado se quedó sin oír hablar de la ley de Hubble, del periodo inflacionario o de los detalles sobre la destitución de Plutón.

Esa es la cuestión.

Este artículo nos lo envía Esteban Esteban, responsable del Aula de Astronomía de Durango y divulgador en diferentes medios. Actualmente es vicepresidente de la Asociación para la Enseñanza de la Astronomía y pertenece a diversas asociaciones de astrónomos aficionados. Desde septiembre de 2015 escribe en el blog www.tercerplaneta.net.

– Referencias

http://ciencia.nasa.gov/science-at-nasa/2006/09jun_moonlets/

http://www.astro.uwo.ca/~wiegert/3753/3753.html

http://www.astro.uwo.ca/~wiegert/AA29/AA29.html

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103510002046

http://neo.jpl.nasa.gov/orbits/

– Tribuna de Astronomía II Epoca Nº 68 –febrero 05 / Astros coorbitales. E.Esteban

– Actas de los 5os Encuentros para la enseñanza de la Astronomía. Zaragoza 2003. ISBN 84-8465-135-5 pg 164 / Trabajando con órbitas. E. Esteban


4 Comentarios

Participa Suscríbete

AndrésAndrés

En mi opinión, motivar al alumnado es aún más importante que enseñarle. Si se interesa por un tema, buscará información, sin presión de aprender algo para un examen, aprenderá mucho más y además no lo olvidará porque será un tema que le guste.

Otra cosa: Alguna vez han aparecido noticias de descubrimientos de asteroides con órbitas extrañas y cercanas, que finalmente fueron identificados como restos de cohetes de lanzamiento. ¿No podría ser este caso?

Esteban EstebanEsteban Esteban

En el tema de la motivación y su importancia en el proceso de enseñanza-aprendizaje ya he dejado clara mi postura en el artículo, pero habría que matizar. En asignaturas instrumentales (como dije, yo he sido profe de matemáticas) hay que impartir una serie de conocimientos y desarrollar habilidades que los alumnos necesitarán en el futuro. Por supuesto también hay que intentar motivar aunque pueda ser más difícil que en otras materias.

Respecto a la segunda cuestión, es posible que haya ocurrido eso alguna vez, pero no en este caso. El haberle dado número definitivo al asteroide significa que se le conoce relativamente bien y tiene unos parámetros orbitales perfectamente definidos. Si los expertos hablan de una roca de 200 metros, difícilmente puede haber sido confundido con un trozo de basura espacial.

MiguelMiguel

Coincido con Andrés. Lo importante es que el alumno esté motivado, y porporcionale los medios para que pueda satisfacer esa motivación. El tiempo de clase es limitado. Pero es que el tiempo de vida es limitado.
Me habría gustado disfrutar de profesores así (hace 40 años). Y también para mi hijo (hace 4 días).

Esteban EstebanEsteban Esteban

Gracias Miguel por dar tu opinión y por tus palabras.
Creo que estoy de acuerdo contigo, pero a veces tengo que hacer de abogado del diablo aunque solo sea para plantear alguna duda que se asoma desde el “fuero interno” porque a veces las cosas cambian según la situación o el cristal del color con que se miren.
Quizás sean tópicos, pero es que todos tenemos nuestras contradicciones.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>