Por qué Oumuamua puede ser un trozo de una nave interestelar de paso por el sistema solar

El Universo observable a nuestro alrededor toma la forma de una esfera limitada. Su límite está definido por la distancia recorrida por la luz desde el Big Bang. Ahora, supongamos que hubiera un objeto masivo muy lejos de nuestro horizonte cósmico que acelerara gravitacionalmente toda esta esfera en su conjunto, incluyéndonos a nosotros. ¿Notaríamos esta aceleración uniforme?

La respuesta es no. La esfera cósmica no es diferente de un ascensor en caída libre en el experimento mental de Albert Einstein. Si estamos en caída libre dentro de un ascensor en un campo gravitatorio uniforme, tanto la cabina sellada como nuestros cuerpos se moverían juntos y no percibiríamos la gravedad.

Sin embargo, si sujetamos un cable al ascensor, la situación cambia. Un pasajero de pie en la superficie tirado por el cable sentiría que está siendo alejado de esa superficie, como si hubiera una fuerza gravitatoria negativa en relación con esa superficie. Un pasajero en el lado opuesto de la cabina sentiría una fuerza gravitatoria atractiva que lo empuja contra el suelo del ascensor. Este experimento mental tiene interesantes implicaciones para la dinámica de objetos interestelares cerca del Sol.

El primer objeto interestelar, Oumuamua, fue descubierto en 2017 cuando pasó cerca de la Tierra en su trayectoria alrededor del Sol. La trayectoria mostró una aceleración anómala no gravitatoria alejándose del Sol, sin señales de evaporación cometaria. Cuando Oumuamua pasó cerca de la Tierra, la magnitud de la aceleración anómala fue del orden de 5 micrómetros por segundo cuadrado. Un micrómetro (micrón) es una millonésima parte de un metro o una milésima de milímetro.

Oumuamua también estaba girando con un período de rotación de 8 horas. Basado en la curva de luz de su reflexión de la luz solar, se dedujo que Oumuamua tenía la forma de un disco plano (tipo «tortita») con un radio de unos 100 metros, asumiendo un albedo del 10%. Este tamaño era mil veces demasiado pequeño para que nuestros mejores telescopios resolvieran su imagen. La rotación y el tamaño de Oumuamua implican una aceleración centrífuga del orden de 5 micrómetros por segundo cuadrado en su borde exterior, sorprendentemente similar en magnitud a su aceleración anómala alejándose del Sol.

Finalmente, asumiendo una densidad sólida del orden de un gramo por centímetro cúbico, la aceleración gravitatoria interna de un objeto esférico de tamaño 100 metros es de 5 micrómetros por segundo cuadrado, nuevamente sorprendentemente similar en magnitud a las aceleraciones centrífugas y no gravitatorias. ¿Proporciona esta coincidencia en magnitud entre estas tres aceleraciones una pista importante sobre la composición o forma de Oumuamua?

Si Oumuamua estuviera compuesto por componentes independientes que se mantienen unidos por gravedad, entonces la rotación del disco de Oumuamua podría haber sido equilibrada por su autogravedad, explicando la similar magnitud de las aceleraciones gravitatorias y centrífugas. Pero esto requeriría que una fracción sustancial de la masa estuviera en una configuración abultada. Una geometría de disco delgado, como se infiere de la curva de luz de Oumuamua, tiene mucha menos masa que una esfera.

Dada la falta de evaporación cometaria y la geometría favorecida de disco, la aceleración no gravitatoria podría haber sido producida por la presión de radiación de la luz solar sobre el disco, como se sugirió en el artículo que escribí en 2018 con mi ex postdoctorado Shmuel Bialy. En ese caso, la aceleración no gravitatoria 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 es una parte en 100.000 del radio estimado de Oumuamua.

Esto sugiere que el disco de Oumuamua podría ser en realidad una capa sólida delgada de origen tecnológico, porque no conocemos un proceso astrofísico que produciría una estructura en forma de paraguas de estas dimensiones extremas. Si fuera de origen artificial, Oumuamua podría haber sido o bien una vela solar o una capa superficial resistente que fue arrancada de una nave espacial o un trozo roto de una esfera de Dyson, como señalé en un artículo reciente.

Pero, ¿por qué la aceleración no gravitatoria del objeto tendría un valor similar al de su aceleración centrífuga? Si el disco delgado se mantiene unido por la gravedad de un núcleo que no se ve tan afectado por la presión de radiación debido a su menor área superficial por unidad de masa, entonces la aceleración no gravitatoria estaría añadiendo “gravedad” positiva hacia el núcleo en un lado del disco y “gravedad” negativa alejándose del núcleo en el lado opuesto, en analogía con un cable actuando sobre la cabina del ascensor. Un disco gaseoso delgado habría sido desgarrado si la aceleración no gravitatoria fuera mayor que la aceleración gravitatoria interna que lo une.

Para que este razonamiento se aplique, Oumuamua debería haber contenido un disco de escombros delgado alrededor de un objeto central, semejante a una miniatura de los anillos de Saturno. Es notable que la proporción de altura de escala (~1 kilómetro) respecto al radio (~100.000 kilómetros) en los anillos de Saturno también sea de una parte en 100.000. ¿Se parecía Oumuamua a Saturno?

Probablemente no. Un disco gaseoso no podría haber permanecido tan delgado cerca del Sol. En el perihelio, Oumuamuaestaba cuatro veces más cerca del Sol que la Tierra, por lo que su temperatura superficial alcanzó unos 600 grados Kelvin. A esta alta temperatura, el movimiento aleatorio de los átomos habría excedido la velocidad de escape gravitatoria de Oumuamua por un factor de 100.000. Mantener los átomos sin evaporarse requiere el enlace químico de un sólido. La autogravedad no habría podido mantener un disco delgado.

Se dice a menudo que “lo que sube, debe bajar”, pero esto supone una gravedad fuerte. Sin embargo, un disco de gas alrededor de Oumuamua no podría haber mantenido su integridad por autogravedad y se habría evaporado cerca del Sol. Esto podría haberse evitado si Oumuamua fuera un disco sólido delgado de origen tecnológico.

Ecclesiastes 1:9 dice: “no hay nada nuevo bajo el Sol”. Oumuamua puede haber proporcionado una excepción a esta regla.

Por Avi Loeb, jefe del proyecto Galileo, director fundador de la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, director del Instituto para la Teoría y la Computación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y autor del bestseller Extraterrestrial: The first sign of intelligent life beyond earth.

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