Asteroides a l'ast con ASTERIA
Jorge Martínez Garrido
November 25, 2023
¿Sabías que algunos asteroides cercanos a la Tierra pueden desviarse de su órbita debido a que rotan y se calientan? ¡Como un pollo a l’ast! Modelar este tipo de asteroides resultaba complicado hasta ahora. Gracias al software ASTERIA, es posible simular y analizar de forma rápida este tipo de asteroides.
¿Asteroides a l’ast?
Por asteroides a l’ast nos referimos a asteroides que rotan sobre sí mismos mientras son calentados por una estrella.
El movimiento de rotación provoca un calentamiento diferencial de la superficie. La superficie del asteroide expuesta a la luz solar aumenta su temperatura. A su vez, su superficie oculta comienza a perder temperatura en forma de radiación infrarroja. Esta emisión ejerce una fuerza de empuje que modifica la órbita del asteroide.
Este efecto se conoce como efecto Yarkovsky.
El efecto Yarkovsky en los NEAs
El efecto Yarkovsky afecta en mayor medida a los asteroides de pequeño tamaño. De hecho, este efecto se ha estudiado con más detalle en los [asteroides cercanos a la Tierra o Near Earth Asteroids (NEAs).
La forma tradicional de modelar el efecto Yarkovsky y calcular la inercia térmica superficial $\Gamma$ ha sido empleando modelos termofísicos o thermophysical models (TPM).
Los TPM generan una malla de la superficie del asteroide y resuelven la ecuación de la difusión del calor. Esto los hace costosos a nivel computacional pero precisos a la hora de obtener resultados.
ASTERIA para resolver el efecto Yarkovsky
ASTERIA es un software desarrollado por el equipo Demystifying Near-Earth Asteroids (D-NEAs). Este software, escrito en Fortran 90, se distribuye bajo licencia Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0, por lo que es abierto. De hecho, todo el proyecto está alojado en GitHub.
Repositorio de ASTERIA: https://github.com/Fenu24/D-NEAs
¿Qué hace que ASTERIA sea tan interesante?
ASTERIA resuelve el problema fijando todas las variables menos una, la conductividad térmica $K$. Para resolver esta variable, aplica un método de Monte Carlo. En este caso, el método de Monte Carlo resulta menos costoso computacionalmente que resolver el TPM. Es decir, ASTERIA es más rápido.
Una vez resuelta $K$, ASTERIA calcula $\Gamma = \sqrt{\rho K C}$, siendo $\rho$ la densidad y $C$ la capacidad calorífica del asteroide.
Otra ventaja es que ASTERIA soporta tres modelos de Yarkovsky:
- Modelo analítico para asteroides con órbita circular
- Modelo semi-analítico
- Modelo semi-analítico de 2 capas (imagínate un asteroide como un aguacate)
Consideraciones
Aunque rápidos de obtener, los resultados proporcionados por ASTERIA no son tan precisos como los obtenidos por TPM.
Sin embargo, el hecho de que ASTERIA se encuentre alojado en un repositorio permite hacer ciencia abierta. Cualquier error en el código o mejora puede ser rápidamente incorporado, mejorando así el rendimiento del programa.
Referencias
- ASTERIA - Asteroid Thermal Inertia Analyzer: https://arxiv.org/pdf/2311.03479.pdf