Asteroides troyanos en la mira de matemáticos mexicanos

Por Felipe Sánchez Banda

Saltillo, Coahuila. 29 de junio de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- En la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec), un equipo de especialistas estudia la dinámica de asteroides mediante modelos basados en ecuaciones diferenciales para aportar al conocimiento sobre la estabilidad del sistema solar, dentro del área de la mecánica celeste.

En el marco del Día Mundial del Asteroide que se celebra este 30 de junio, la Agencia Informativa Conacyt documenta  los estudios de matemáticos mexicanos para calcular con exactitud las complejas trayectorias de asteroides troyanos.

Los asteroides troyanos, observados a principios del siglo pasado por el astrónomo alemán Max Wolf, son pequeños cuerpos que comparten la órbita del planeta Júpiter y configuran un triángulo equilátero con el sistema Sol-Júpiter.

“Lo que tratamos de estudiar es este cúmulo de asteroides, cómo interactúan entre sí; una de las metas del proyecto es poder ajustar modelos lo más cercanos a la realidad, que en sí es bastante complicado, que sus predicciones en cierta forma concuerden con las observaciones astronómicas. El estudio de esta región de asteroides nos ayudaría un poco a entender el mecanismo que desestabiliza las órbitas de un cuerpo”, detalló el doctor Jaime Burgos García, profesor investigador de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec.

En los últimos tres siglos, las técnicas de la denominada mecánica celeste, que a grandes rasgos tratan sobre el estudio de las ecuaciones diferenciales provenientes de la ley de gravitación universal de Newton, han hecho aportaciones importantes a problemas concretos que están relacionadas con la predicción de trayectorias y el descubrimiento de nuevos cuerpos en el sistema solar.

Algunos de los casos más famosos son la predicción de un octavo planeta que terminó siendo Neptuno y la predicción de objetos orbitando en configuración de triángulo equilátero con el Sol y un planeta, la posterior observación astronómica de estos cuerpos fue uno de los primeros triunfos de la mecánica celeste.

“Una de las preguntas más viejas que hay desde la época de Newton es sobre la estabilidad del sistema solar. La palabra estabilidad es en el sentido de que (...) y demás cuerpos como asteroides y lunas, permanecerán moviéndose siempre como lo hacen actualmente o si en algún momento cambiarán las trayectorias”, explicó el científico.

Las complejas órbitas de los asteroides troyanos

De acuerdo con el doctor Burgos García, el sistema solar tiene bastantes cuerpos y es complejo para estudiarlo en su totalidad, por esto, los investigadores de mecánica celeste tratan de simplificar el problema lo más posible, de tal forma que pueda ser estudiado a un nivel teórico.

“Se trabaja con ecuaciones diferenciales, este tipo de ecuaciones lo que hacemos es 'resolverlas' indirectamente dado que es bastante complejo resolverlas de una forma explícita. Podría decirse que es imposible hacerlo para las ecuaciones que modelan muchos ámbitos de la naturaleza. Tenemos que usar diferentes tipos de técnicas de la matemática, no solo tiene que ver con las ecuaciones diferenciales, sino que tiene relación con una rama que se llama topología, referente al estudio de la forma de las superficies y espacios y, en años recientes, el cómputo numérico”, aclaró el especialista.

El estudio de estos asteroides también podría contribuir a otras investigaciones, por ejemplo, proyectos relacionados con la formación del sistema solar. También puede apoyar en el conocimiento de la interacción gravitacional de un satélite artificial como los que están en órbita, ya que el aspecto gravitatorio tiene bastante relación con el diseño de órbitas óptimas alrededor de la Tierra; sin embargo, hay otros factores que se deben añadir al problema como son la consideración de la forma del planeta y su atmósfera.

La estabilidad del sistema solar

La investigación de estos asteroides ha sido identificada como una prioridad para misiones futuras de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés), ya que determinar sus características físicas y composición ayudaría a obtener algunas respuestas sobre su origen y estructura que data desde la formación del sistema solar. Por otra parte, numerosos estudios muestran que la dinámica de los denominados asteroides troyanos es bastante compleja, esto ha convertido este problema como uno de los más difíciles y, a la vez, más fascinantes dentro del sistema solar y su exploración.

“A corto plazo, un servidor y algunos colegas de Estados Unidos e Italia estamos estudiando justamente este cúmulo de asteroides. La NASA piensa mandar una misión de observación a estos asteroides, esto también tiene implicaciones prácticas porque nuestros estudios pueden llevar a contribuir al diseño y de trayectoria de esta misión, desde un punto de vista teórico; por otra parte, la implementación práctica de estas trayectorias lleva a considerar cuestiones delicadas de ingeniería”, puntualizó el científico Burgos García.

A futuro, los investigadores buscan seguir contribuyendo en los estudios sobre la estabilidad del sistema solar, que se investiga desde hace cientos de años, aunque la respuesta final no se conozca en el corto plazo.

“El proyecto a futuro es seguir contribuyendo, desde un punto de vista teórico, al entendimiento de estas cuestiones de estabilidad o inestabilidad de las orbitas planetarias y/o asteroides. El reto de la dificultad es lo que más llama la atención, nos mueve mucho a los científicos la curiosidad y contribuir en algo al conocimiento humano”, enfatizó el doctor Burgos García.

 

 

  

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