El Universo observable que nos rodea tiene la forma de una esfera delimitada. Su límite está definido por la distancia recorrida por la luz desde el Big Bang. Ahora bien, supongamos que hubiera un objeto masivo lejos de nuestro horizonte cósmico que acelerara gravitatoriamente toda esta esfera, incluidos nosotros. ¿Notaríamos esta aceleración uniforme?

La respuesta es: no. La esfera cósmica no es diferente del ascensor en caída libre del experimento mental de Albert Einstein. Si nos encontráramos en caída libre con el ascensor en un campo gravitatorio uniforme, la cabina sellada del ascensor y nuestros cuerpos se moverían juntos, y no percibiríamos la gravedad.

Sin embargo, la situación cambia si atamos un cable al ascensor. Un pasajero situado en la superficie tirada por el cable sentiría la sensación de ser alejado de esa superficie como si existiera una fuerza gravitatoria opuesta relativa a él. Un pasajero situado en el lado opuesto de la cabina sentiría una fuerza gravitatoria atractiva que le empujaría contra el suelo del ascensor. Este experimento mental tiene interesantes implicaciones para la dinámica de los objetos interestelares cercanos al Sol.

El primer objeto interestelar, ‘Oumuamua, fue descubierto en 2017 al pasar cerca de la Tierra en su trayectoria alrededor del Sol. La trayectoria mostraba una aceleración no gravitatoria anómala alejándose del Sol sin signos de evaporación cometaria. Cuando ‘Oumuamua pasó cerca de la Tierra, la magnitud de la aceleración anómala a medida que se alejaba era del orden de cinco micrómetros por segundo al cuadrado. Un micrómetro (micra) es la millonésima parte de un metro (o la milésima parte de un milímetro).

Concepción artística de ‘Oumuamua con forma aplanada y redondeada. Crédito de imagen: M. Hanks

‘Oumuamua también giraba con un período de rotación de 8 horas. Basándose en la curva de luz de su reflejo de la luz solar, se dedujo que ‘Oumuamua poseía la forma de un disco plano (tortita) con un radio del orden de 100 metros, suponiendo un albedo del 10%. Este tamaño era mil veces demasiado pequeño para que nuestros mejores telescopios pudieran resolver su imagen. La rotación y el tamaño de ‘Oumuamua implican una aceleración centrífuga del orden de cinco micrómetros por segundo al cuadrado en su borde exterior, que es sorprendentemente similar en magnitud a su aceleración anómala lejos del Sol.

Por último, suponiendo una densidad sólida del orden de un gramo por centímetro cúbico, la aceleración gravitatoria interna de un objeto esférico de 100 metros de tamaño es de cinco micrómetros por segundo al cuadrado, de nuevo sorprendentemente similar en magnitud a las aceleraciones centrífuga y no gravitatoria. ¿Esta coincidencia en la magnitud de estas tres aceleraciones proporciona una pista importante sobre la composición o la forma de ‘Oumuamua?

Si ‘Oumuamua estuviera formado por componentes independientes unidos por la gravedad, entonces la rotación del disco de ‘Oumuamua podría haber sido equilibrada por su propia gravedad, lo que explicaría la magnitud similar de las aceleraciones gravitatoria y centrífuga. Pero esto requeriría una fracción de masa sustancial en una configuración de “protuberancia”. Como se deduce de la curva de luz de ‘Oumuamua, una geometría de disco delgado lleva mucha menos masa que una esfera.

Dada la falta de evaporación cometaria y la geometría de disco favorecida, la aceleración no gravitacional podría haber sido producida por la presión de radiación de la luz solar sobre el disco, como se sugiere en el artículo que escribí en 2018 con mi antiguo postdoc, Shmuel Bialy. En ese caso, la aceleración no gravitacional medida requiere una gran relación superficie/masa para ‘Oumuamua, lo que se traduce en un grosor del orden de un milímetro a densidad sólida. Este grosor equivale a una parte en 100.000 del radio estimado de ‘Oumuamua.

¿Objeto interestelar artificial?

Esto plantea la posibilidad de que el disco de ‘Oumuamua fuera en realidad una fina capa sólida fabricada tecnológicamente, ya que no conocemos ningún proceso astrofísico que pudiera producir una estructura en forma de paraguas de estas dimensiones extremas. Si su origen es artificial, ‘Oumuamua podría haber sido una vela ligera o una capa superficial resistente que se desprendió de una nave espacial. Otra posibilidad es que se tratara de un trozo roto de una esfera de Dyson, una idea que expuse en un artículo reciente.

Representación artística de dos interpretaciones del objeto interestelar anómalo ‘Oumuamua. Crédito de imagen: Mark Garlick / Science Photo Library

Pero, ¿por qué la aceleración no gravitatoria del objeto estaría relacionada con su aceleración centrífuga? Si el disco delgado se mantiene unido por la gravedad desde un núcleo que no se ve tan afectado por la presión de la radiación debido a su menor superficie por unidad de masa, entonces la aceleración no gravitatoria estaría añadiendo «gravedad» positiva hacia el núcleo en un lado del disco, y añadiendo “gravedad” negativa lejos del núcleo en el lado opuesto. Una buena analogía sería un cable que actúa sobre la cabina de un ascensor. En el caso de ‘Oumuamua, un delgado disco gaseoso se habría desgarrado si la aceleración no gravitatoria fuera más significativa que la aceleración gravitatoria interna que lo une.

Para que este razonamiento se aplique, ‘Oumuamua debería haber contenido un delgado disco de escombros alrededor de un objeto central, parecido a una miniatura de los anillos de Saturno. Sorprendentemente, la relación entre la altura de la escala (~1 kilómetro) y el radio (~100.000 kilómetros) en los anillos de Saturno es también de una parte en 100.000. De ahí surge una pregunta: ¿se parecía la forma de ‘Oumuamua a la del planeta Saturno?

Probablemente no. Un disco gaseoso no podría haber permanecido tan delgado cerca del Sol. En el perihelio, ‘Oumuamua estaba cuatro veces más cerca del Sol que la Tierra, por lo que su temperatura superficial alcanzó unos 600 grados Kelvin. A esta elevada temperatura, el movimiento aleatorio de los átomos habría multiplicado por 100.000 la velocidad de escape gravitatoria de ‘Oumuamua. Para evitar que los átomos se evaporen se requiere la unión química de un sólido. La autogravedad no habría sido capaz de mantener un disco delgado.

A menudo se dice que “lo que sube tiene que bajar”, pero esto supone una fuerte gravedad, mientras que un disco de gas gaseoso alrededor de ‘Oumuamua no podría haber mantenido su integridad por autogravedad y se habría evaporado cerca del Sol. Esto podría haberse evitado si ‘Oumuamua hubiera sido un disco sólido y delgado, y uno que hubiera sido fabricado.

Eclesiastés 1:9 afirma: “no hay nada nuevo bajo el Sol”. ‘Oumuamua podría haber supuesto una excepción a esta regla.

Autor: Avi Loeb, para su blog en Medium

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