COMETAS Y ASTEROIDES EN LA VECINDAD DE LA TIERRA. TASAS DE IMPACTO

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Soledad Domínguez Macías
hace 7 años
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1 COMETAS Y ASTEROIDES EN LA VECINDAD DE LA TIERRA. TASAS DE IMPACTO Julio A. Fernández Departamento de Astronomía, Facultad de Ciencias, Montevideo, URUGUAY Tamaño de las poblaciones Cuál es la frecuencia de colisiones con la Tierra para objetos mayores que un cierto tamaño? Qué participación tienen los cometas y los asteroides? 1

2 1. Ecuaciones básicas Velocidad de encuentro u de un objeto de semieje mayor a, distancia de perihelio q, y inclinación i, con un planeta en una órbita circular de radio a p y velocidad orbital v p U 2 = 3 1 A 2 2Q(1 Q/2A) cos i (1) La velocidad u y los parámetros orbitales están normalizados a aquellos del planeta: U = u/v p, A = a/a p, y Q = q/a p. Probabilidad de colisión por revolución orbital de un objeto en una órbita de inclinación aleatoria con un planeta en una órbita circular de radio a p. Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 2

3 p LP = 2πR2 G 4πa 2 p = R2 G 2a 2 p R G es el radio gravitacional de colisión: R 2 G = R2 p(1 + v 2 esc/u 2 ), R p el radio del planeta, v esc la velocidad de escape del planeta. (2) Para un objeto de inclinación i, la probabilidad of colisión por revolución orbital queda expresada como (Öpik 1951) p JF = σ2 U π sin i U x donde σ = R G /a p, y U x es la componente radial de U, que está dada por (3) U 2 x = 2 1/A A(1 e 2 ) (4) Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 3

4 2. Contribución cometaria 2.1. Cometas de largo período 10 8 LINEAR, NEAT, LONEOS perihelion distance (AU) discovery year Tasa de descubrimiento de cometas de largo período desde 1800 (Marsden & Willimas 2003) Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 4

5 La tasa de pasajes de cometas de largo período (LPCs) en órbitas que cruzan la de la Tierra más brillantes que magnitud total absoluta H 10 = 10.5 (R N > 0.5 km) : 7 año 1. Si la probabilidad de colisión con la Tierra es : p LP = por revolución orbital, la frecuencia de colisiones es f LP años 1 = una colisión cada años. Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 5

6 2.2. Cometas de tipo Halley Población estimada : 50 cometas activos con diámetros mayores que D 1 km que cruzan la órbita de la Tierra (Levison et al. 2002). Asumiendo una población de tamaño similar de cometas durmientes, tendremos : 100 HTCs Por medio de ec.(3), con los valores estimados: ū HT 38.4 km s 1 y una componente radial u x 18 km s 1, obtenemos una probabilidad de colisión p HT año 1 Por lo tanto la probabilidad de colisión para HTCs es f HT = año 1 = una colisión cada años. Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 6

7 2.3. Cometas de la Familia de Júpiter 6 5 perihelion distance (AU) discovery year Tasa de descubrimiento de JFCs (Marsden & Willimas 2003) Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 7

8 Función de distribución de tamaños cumulativa de JFCs This work diamond q < 5.45 QC 1 3 log(cumulative Number) square q < 2 triangle q < log(nuclear Radius, km) = N(> R N ) R 2.8 N (Tancredi et al. 2005) Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 8

9 Población : 15 cometas en órbitas que cruzan la de la Tierra con magnitudes absolutas nucleares H N < 18.5 (R N > 0.7 km). Extrapolando este resultado hasta una radio R N = 0.5 km siguiendo la distribución de tamaños anterior, obtenemos 40 JF comets con radio > 0.5 km. La probabilidad de colisión promedio por JFC es : p JF = yr 1 (Section 9.8). La probabilidad de colisión para toda la muestra es f JF = año 1 = una colisión de un JFC con radio R N > 0.5 km cada años. Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 9

10 Cuál es la distribución de magnitudes absolutas (tamaños) de los JFCs más débiles? α=0.30 log [N 10 (H 10 )] α= H 10 (Fernández & Morbidelli 2005) Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 10

11 2.4. Contribución cometaria total a la tasa de impactos Un cometa por años (D < 1 km). Asumiendo que la masa promedio es g (mayormente agua), la masa total suministrada a la Tierra durante su vida es g (masa de los oceanos : g). Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 11

12 3. Contribución asteroidal La población de asteroides que cruzan la órbita de la Tierra (ECAs) es mucho mayor que la correspondiente de cometas, sobre todo la de tamaños pequeños (R menor que unos pocos km) 150 cumulative number NEAs with Q > 4.5 AU JFCs with q < 1.3 AU discovery year Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 12

13 Población estimada de asteroides que cruzan la órbita de la Tierra más brillantes que H = 18 (D > 1 km): 650 ± 80 (Bottke et al. 2002). Asumiendo que la probabilidad de colision para ECAs es la misma que para JFCs, hallamos una probabilidad de colisión f ECA /4 = año 1 donde el factor 7/4 corresponde al cociente entre el período orbital promedio de un ECA y el de un JFC. = una colisión de un ECA con radio R N > 0.5 km cada años. Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 13

14 4. Factores que pueden alterar la contribución relativa A/C 4.1) Cometas durmientes o extintos El cinturón asteroidal puede por evolución dinámica (resonancias de movimiento medio y seculares) suministrar la población de ECAs en órbitas cometarias (Fernández et al. 2002) FASE DURMIENTE < 40% FASE ACTIVA Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 14

15 4.2) Lluvias cometarias Pueden aumentar el promedio en el tiempo de la tasa de impactos de LPCs en unas 100 veces la tasa observada actual (ĺımite superior establecido por la ausencia de agrupamientos temporales de cráteres de impacto datados) Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 15

16 5. Conclusiones Tasa de Impactos (Número de objetos con D > 1 km por 100 Millones de Años) Objecto Velocidad de Impacto (km s 1 ) Tasa de Impactos LPCs JFCs HTCs Lluvias Cometarias 56 < 70 ECAs Tasa de impactos Asteroides/Cometas para diferentes tamaños Diámetro: D > 0.2 km D > 1 km D > 5 km D > 10 km D > 15 km A/C: Cometas y asteroides en la vecindad de la Tierra, Julio A. Fernández, Montevideo 16

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