Sobre cómo hacemos los estudios dinámicos y calculamos la probabilidad de colisión.
Esto ya es historia, la probabilidad de colisión (con la Tierra) tiende a cero a medida que se ajusta la órbita. Ver actualización en el blog de ESA. Queda como muestra del tipo de trabajo que hacemos en Mecánica Celeste.
Si el asteroide 2024 YR4 no nos pega en 2032 su evolución orbital lo lleva a aumentar su excentricidad acercando su perihelio hacia el Sol hasta que en aproximadamente 696.000 años impacta al Sol. Es un destino muy común en la población de asteroides y cometas. Por ejemplo el auto Tesla que Elon Musk lanzo al espacio en dirección a Marte tiene una probabilidad de aproximadamente 11% de impactar (o chocar?) al Sol en una escala de tiempo de algunos millones de años.
Lo que muestra la animación (código de R. Cabral) es una salida gráfica de la evolución orbital del objeto 2024 YR4 obtenida con el soft Solevorb.
Nota: elementos orbitales actualizados al 16/2/25.
La animación anterior fue realizada utilizando los elementos orbitales "nominales" del asteroide. Pero no tenemos ninguna certeza de que esa sea la real evolución pues existe cierta incertidumbre en esos elementos. Sólo podemos obtener resultados estadísticos y para eso generamos "clones": asteroides ficticios todos con elementos similares a los del 2024 YR4 dentro del rango de error. La actual incertidumbre en los elementos orbitales del 2024 YR4 hace que luego del encuentro en 2032 las posibles evoluciones abran un abanico espacial de posiciones muy grande. En la figura vemos 400 posibles órbitas (clones) que podría adoptar el asteroide luego del encuentro.
Clones que impactan la Tierra de un total de 400 generados con distribucion Gaussiana a partir de los elementos de JPL con sus incertidumbres respectivas.
En la simulación realizada con Solevorb usamos 400 clones con elementos orbitales aleatorios dentro de los errores de la determinacion orbital (16/02/25). De esos 400 clones obtenemos 9 que impactan en la Tierra (probabilidad = 9/400 = 2.3%). En la primer columna se indica el instante en años y fracción (7,635) a partir de la fecha de inicio de la simulacion (5 mayo 2025) lo que corresponde al 22 de diciembre de 2032. En la segunda columna se indica la distancia mínima en radios terrestres (menor que 1 indica impacto), en la 3ra la velocidad de impacto 17,39 km/s. La columna "Pla" se refiere al planeta impactado y "Par" el número arbitrario asignado al asteroide (o partícula) en la simulación. A medida que se ajustan los elementos la probabilidad de impacto irá cambiando.
Si continuamos la simulación por algunos millones de años, los clones se van eliminando por impactos con el Sol, con los planetas o por ser eyectados del sistema al recibir un impulso gravitacional (generalmente debido a un encuentro con Jupiter). La caída del numero clones en función del tiempo permite determinar la "media vida", que se define como el tiempo al cabo del cual la mitad de la población fue eliminada (por impactos o eyecciones). Esta simulación indica que la media vida de la población de clones es de 680.000 años. No sabemos exactamente que ocurrirá con el 2024 YR4, sólo podemos afirmar resultados estadísticos, como por ejemplo que tiene 50% de chances de continuar orbitando en el Sistema Solar por mas de 680.000 años, 20% de continuar por mas de 2 millones de años y que el final mas probable es ser eyectado del Sistema Solar y en menor medida impactar al Sol.
Entre las cosas exóticas que podemos hacer en dinámica orbital es integrar las ecuaciones de movimiento (son ecuaciones diferenciales por eso lo de "integrar") hacia atrás en el tiempo. Es lo que hizo Nicolas Pan por 5000 años y que mostramos en esta figura enigmatica. Lo que se indica en la figura es cómo evoluciona el semieje del asteroide (oscila en torno a 2.5 unidades astronomicas) en función del "ángulo crítico" correspondiente a la resonancia 3:1 con Jupiter. Se complicó? siga un poco mas que va a entender todo!. Este ángulo si oscila indica que el asteroide se encuentra en la resonancia 3:1, o sea el asteroide da 3 revoluciones en torno al Sol mientras Jupiter da exactamente una. Entonces: la figura confirma que este asteroide viene de esa resonancia orbital con Jupiter.
Mapa dinámico: se construye integrando numéricamente una grilla de partículas ficticias en el espacio (a,e) durante una cierta cantidad de años. Cada pixel representa a cada una de esas partículas. Si al cabo de la integración de cada partícula su órbita varió muy poco se pinta de color oscuro. Si varió mucho, de color claro, resultando un mapa de variaciones orbitales.
Esto es un "mapa dinámico" de la región por donde evoluciona el 2024 YR4. El fondo de colores indica las regiones dominadas por las resonancias con los planetas. Claramente distinguible vemos la 3:1 con Jupiter, la ancha región naranja en el medio de la figura. La línea quebrada negra (no son tachaduras hechas a mano...) indica la evolución del asteroide desde hoy hasta que impacta al Sol. Las posiciones hoy y final están marcadas por puntos negros. El asteroide hoy está dentro de la resonancia, rápidamente escapa hacia la izquierda, luego a la derecha y finalmente vuelve a la resonancia y evoluciona dentro de la misma con excentricidad cada vez mayor hasta que llega a excenctricidad casi 1 e impacta al Sol. Y juntando todo podemos pensar que este asteroide tenía originalmente baja excentricidad como la mayoría, fue capturado en la resonancia hace tal vez menos de 1 millón de años (poco astronómicamente), incrementó su excentricidad debido a la resonancia y comenzó a encontrarse con la Tierra.
Esto es parte de las tareas del proyecto Dinamica Secular y Resonante en Sistemas Planetarios. Si te interesa aprender sobe estos temas podés cursar Ciencias Planetarias o Dinamica Orbital, por ejemplo. Si sólo querés hacer chocar asteroides con planetas podes arrancar con Solevorb. Resonancias??? en este video lo explicamos.