¿Podríamos detectar una sonda alienígena que se acerque al sistema solar a velocidades sublumínicas?

Por Daniel Marín, el 14 julio, 2020. Categoría(s): Astronáutica • Física ✎ 161

Es un escenario típico de muchas obras de ciencia ficción: una nave espacial alienígena se aproxima al sistema solar procedente del espacio interestelar. La idea de una nave nodriza extraterrestre que se acerque al Sol a casi la velocidad de la luz es, por decirlo suavemente, poco probable, pero, ¿y si hablamos de sondas alienígenas automáticas que viajan entre las estrellas a una centésima de la velocidad de la luz? ¿Y si lo hacen a una milésima parte? ¿Y si no usan ningún sistema de propulsión más allá de las asistencias gravitatorias? Este escenario ya no resulta tan fantástico, siempre y cuando la Paradoja de Fermi nos dé un respiro. Sea como sea, ¿podríamos detectar esta nave intrusa con tiempo suficiente? La pregunta puede parecer extraña. ¿Qué diferencia hay entre un objeto que se acerque «lentamente» al sistema solar con otro que lo hace muy rápidamente a la hora de que la detección sea más o menos fácil? Obviamente, un objeto que vaya a alta velocidad recorrerá el sistema solar en mucho menos tiempo, pero lo importante es que podemos descartar un origen natural para un cuerpo que se mueva tan rápido (los cometas y asteroides interestelares como ‘Oumuamua se acercan al sistema solar a velocidades de unos 30 km/s; rápido, sí, pero muy lejos de lo requerido para una misión interestelar).

Una vela láser como las del proyecto Breakthrough Starshot pasa por Proxima b. ¿Podríamos detectar algo así si pasa por nuestro sistema solar? (PHL@UPR Arecibo).

Por otro lado, una nave que se desplace tan rápido chocará con partículas interplanetarias, por lo que su temperatura externa aumentará en función de su velocidad. Esto implica que su superficie se calentará debido a la colisión con moléculas de hidrógeno y átomos de helio. Una vez que la nave se interne en la heliopausa, la densidad de hidrógeno y helio aumentará progresivamente con respecto a la del medio interestelar. Además, la nave también se calentará por acción de los rayos cósmicos, la radiación solar y el polvo (aunque se supone que la sonda evitaría la eclíptica para minimizar la posibilidad de impacto con partículas de polvo interplanetario). Pero, ¿cuál de estos factores es el dominante? Pues según un reciente estudio a cargo de Thiem Hoang y Abraham Loeb, si la nave está en el medio interestelar y se mueve por encima de una milésima parte de la velocidad de la luz, el factor principal será el calentamiento debido a la colisión con las partículas de gas, pero, una vez dentro del sistema solar, la fuente fundamental de calor será el Sol siempre y cuando se desplace por debajo del 10 % de la velocidad de la luz (0,1 c), aproximadamente. Esto implica que, lógicamente, cuanto menor sea la distancia de sobrevuelo con respecto al Sol, mayor será su temperatura. Bien, ¿pero se podría detectar?

Temperatura alcanzada por una nave de 10 metros a distintas distancias del Sol en función de su velocidad (Hoang et al.).

El calor es radiación infrarroja y, por tanto, para la detección de estas naves necesitamos telescopios que operen en la región infrarroja del espectro. Este es el motivo por el que se realizan campañas de búsquedas de cuerpos menores en el infrarrojo, ya que, a igualdad de condiciones, es mucho más fácil detectar un cometa o un asteroide en el infrarrojo que en el visible (por supuesto, hay que tener en cuenta otros factores como su tamaño y el albedo). Desde la superficie terrestre solo podemos observar el infrarrojo cercano, de ahí que sea necesario disponer de telescopios espaciales para estudiar esta radiación de forma satisfactoria. En el caso que nos ocupa, obviamente la nave emitiría en otras zonas del espectro —en principio no deja de ser un cuerpo negro ideal—, pero el pico de emisión estaría en el infrarrojo. Solo si se moviese a velocidades muy próximas a la de la luz, el calentamiento con el viento solar haría posible la detección en el visible.

Intensidad de la radiación emitida por una sonda de 10 metros a distintas velocidades y para varias distancias al Sol. Se representan los rangos de observación y sensibilidades (líneas negras) de los observatorios ALMA, James Webb y Vera Rubin (Hoang et al.).

Si suponemos un tamaño aproximado para la sonda alienígena de diez metros, Thiem Hoang y Abraham Loeb han analizado la posibilidad de que sea detectada por el radiotelescopio ALMA de Chile, el telescopio espacial James Webb de la NASA, que observará en el infrarrojo, o el observatorio Vera Rubin (LSST), también en Chile. De los tres instrumentos, solo el James Webb tendría sensibilidad suficiente para detectar una sonda extraterrestre que se mueva a casi cualquier velocidad sublumínica o relativista, aunque solo si pasa a, aproximadamente, una Unidad Astronómica (1 UA) del Sol (150 millones de kilómetros) o menos. Esto significa que solo detectaríamos una sonda de este tipo cuando la tuviésemos prácticamente encima. A cambio, el James Webb también sería capaz de detectar sondas a esta distancia con un tamaño mínimo de medio metro. Naturalmente, este telescopio podría descubrir una sonda a mayor distancia si la nave se moviese más rápido o fuese más grande. Por ejemplo, si la sonda tuviese 400 metros de diámetro y se moviese al 10 % de la velocidad de la luz o más, el telescopio espacial sería capaz de detectarla a 100 Unidades Astronómicas. O sea, unas tres veces la distancia de Neptuno al Sol. Si el tamaño de la nave fuera de cien metros, entonces se podría detectar a 10 Unidades Astronómicas (más o menos la distancia de la órbita de Saturno al Sol).

Por supuesto, para descubrir la sonda el telescopio James Webb debería estar apuntando a la región del cielo por la que se aproxima, algo muy poco probable. Los telescopios que vigilan el cielo en busca de nuevos asteroides y cometas son en su mayor parte pequeños instrumentos que trabajan en el visible (hay excepciones, como el telescopio espacial WISE), pero, en cualquier caso, no están preparados para detectar objetos que cruzan la bóveda celeste tan rápidamente como lo haría una sonda alienígena. Es decir, en este caso el rápido desplazamiento del objeto sería un contratiempo más que una ayuda a la hora de identificarlo, a diferencia de lo que ocurre con cometas y asteroides. Por tanto, la conclusión del estudio es que, a día de hoy, sería poco probable que detectásemos una sonda interestelar alienígena como las que propone el proyecto Breakthrough Starshot salvo que pasase muy cerca de la Tierra. Esta conclusión es lógica si tenemos en cuenta que, actualmente, carecemos de un sistema de alerta temprana para detectar cuerpos menores usando telescopios espaciales de gran campo que observen en el infrarrojo (como NEOSM). Una vez dispongamos de un sistema así, la Tierra no solo estará protegida contra cuerpos menores, sino que, además, seremos capaces de detectar hipotéticas naves alienígenas que decidan visitarnos.

Referencias:



161 Comentarios

  1. ¿Qué pasaría si una sonda de 10 m (Cómo un autobús pequeño) chocará con la tierra a un 10% de la velocidad de la luz? Pongamos que esa sonda tiene la masa de un autobús, unas 10 toneladas.
    ¿Su densidad y resistencia seria tan baja como para que la atmósfera lo calcinara en unos bonitos fuegos artificiales o la energía de tal velocidad supondría un problema para la vida?

        1. con mi matematica presocratica gamma me da 0.1 (redondeada)
          y gamma*m*v me da
          30.000.000.000 kg*m/s
          lo cual me parece intuitivamente poco. 10 toneladas al 10% de la velocidad de la luz deberia ser cataclismico.

          A ver si alguien con conocimiento tira una soga….

        2. https://www.omnicalculator.com/physics/relativistic-ke

          Mass [10000] [kg]
          Velocity [30000] [km/s]
          Kinetic energy = 4.534.081.268.738.038.850 joules = 4,5 × 10¹⁸ joules

          Lo cual viene siendo unas 10 veces más energía que la explosión de la Bomba del Zar (2,1 × 10¹⁷ joules) o entre 1 y 10 millones de veces menos (entre 6 y 7 órdenes de magnitud menos) que la energía estimada del asteroide que les tocó en suerte a los dinosaurios…

          en.wikipedia.org/wiki/Chicxulub_crater#Impact_specifics

          The Chicxulub impactor had an estimated diameter of 11–81 kilometers (6.8–50.3 mi), and delivered an estimated energy of 21–921 billion Hiroshima A-bombs (between 1.3 × 10²⁴ and 5.8 × 10²⁵ joules, or 1.3–58 yottajoules). For comparison, this is ≈100 million times the energy released by the Tsar Bomba, a thermonuclear device («H-bomb») that remains the most powerful human-made explosive ever detonated, which released 210 petajoules (2.1 × 10¹⁷ joules, or 50 megatons TNT).

          1. Vale.
            Ya sabéis, entonces. Un autobús al 10% de la velocidad de la luz es que hemos acumulado muchos puntos negativos en clase, pero que todavía no nos han puesto un marcado RIP en la Alien Federeision.

  2. Compartan de lo que fuman, parece ser efectivo!
    Por otro lado, dejen un poco en paz al bueno de Will Smith se ha enterado que mientras salvaba al mundo en reiteradas veces, era flor de cornudo!

  3. Sólo puedo imaginar una fuente de energía capaz de mantener esas velocidades de cualquier objeto contra el freno de la materia que se encuentre a su paso durante un viaje tan largo, quizá de miles o millones de años. Sería el chorro relativista de un cuásar. Quizá el núcleo de ese chorro consista en rayos gamma y se mantenga coherente durante miles de millones de años. Todo objeto que se encontrase en su camino sería destruido sin apenas afectar al chorro. Todo menos un pequeño agujero negro, que engordaría con la energía del chorro y continuaría en la misma dirección, como si fuera una pelotita puesta sobre el chorro vertical de la fuente de un parque.
    Si uno de estos agujeros veloces cruzara por nuestro sistema, aunque sólo fuera por unos días, dejaría un recuerdo imborrable para los que pudieran contarlo, como mareas gigantes, cambios importantes en la órbita de los planetas, estallidos de radiación al encontrarse con materia interplanetaria,…

    1. Esto de las civilizaciones alienígenas y sus sondas es mejor dejarlo para la ciencia ficción y/o el humor, al menos de momento…

      Hace años era un firme convencido que, a estas alturas del nuevo siglo, instrumentos de detección y búsqueda como SETI habrían encontrado alguna señal de actividad tecnológica en nuestro entorno estelar. Sin embargo, la tozuda realidad nos devuelve ‘silencio radio’…

      No tengo ya muchas esperanzas que películas prometedoras como «Contact»(prometedora en su argumento al principio, luego es una ‘ida de olla’ bestial) sean algo más que eso, películas de nuestra fértil imaginación…

      1. Aunque aparezca aquí, mi escrito anterior no es una respuesta a tu interesante comentario, Fisivi. Es que se me cuelan comentarios independientes en respuestas a otros comentaristas sin ser mi intención.

        Disculpas!

        1. No hay nada que disculpar, SB. Es un gusto leerte.
          Yo sí creo que tiene que haber muchas civilizaciones. Pero no deben de sentirse muy motivados para comunicarse con nosotros a distancia. Y si los límites de la física a los viajes interestelares que conocen ellos son los mismos que conocemos nosotros, no veo motivos para que intenten visitarnos.

          Saludos cordiales.

    2. fisivi… ¿no has pensado en formar tándem con Abraham Loeb? Creo que si le empiezas a pasar ideas de las tuyas lo mismo encuentra su fuente de inspiración inagotable, jejejeje
      [con cariño]

        1. Pero fíjate que «sus» papers siempre tienen de coautor a un San Benito de turno que hace el trabajo sucio… léase: que hace todo el trabajo… todo excepto los divagues flipantes y el vedettismo mediático, se entiende, que Loeb con algo ha de contribuir, faltaría más.

    3. Y si cogemos un átomo y con los electrones de la última capa, le vamos dando golpes a la nave hasta que se ponga a la velocidad de la luz? Nunca he visto un electron quedarse sin energía para seguir moviéndose (a no ser que lo pongamos a 0ºK).

      1. Los electrones de la última capa de ese misterioso átomo… golpean a los electrones de la última capa de un átomo de la nave

        …acción y reacción

        …los electrones de la última capa de ese átomo de la nave golpean a los electrones de la última capa del misterioso primer átomo

        Eppur si muove… un corno ! ! !
        Whaaat’s uuuuuuuuuuuuuuupp ! ! ! 😀

          1. Y que conste que se entendió la broma 😉 Estuve a punto de enlazar el momento en que Homero le grita a Lisa… ¡En esta casa obedecemos las leyes de la termodinámica! 😀 Pero me pareció más gracioso señalar que esa «máquina de movimiento perpetuo» no se movería 🙂

            P.D.: Yo soy más del Lúpulo (Birramulus Lupulus)

          2. Pelau : qué fuerte, qué fuerte … 65%. Eso es un desinfectante que acaba con el coronavirus, bacterias, y lo que se pase por delante.

      1. Pues entonces hagamos la ficción más terrorífica 😉 porque sucede que los «900.000 kilómetros por hora» (250 km/s) que menciona la noticia… se quedan cortos. Para entender eso, primero repasemos esto…

        es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_reposo_local

        en.wikipedia.org/wiki/Local_standard_of_rest

        …y ahora veamos…
        https://academic.oup.com/mnras/article/496/4/4079/5860288

        …The large space velocity of SDSS J1240+6710, computed from the Gaia proper motion and its radial velocity, is compatible with a Galactic rest-frame velocity of ≃ 250 km s⁻¹ in the opposite direction with respect to the Galactic rotation

        5 KINEMATICS
        The Gaia proper motions and distance of SDSS J1240+6710 imply […] hence, its space velocity with respect to the Sun is 466 ± 30 km s⁻¹.

        MMMBWAAA-HA-HA-HA-HAAA ! ! ! 🙂

  4. Pues esto nos da otra posible solución a la paradoja de Fermi: no es que no haya extraterrestres por ahí, es que los tenemos a punta pala haciéndonos fotos día sí día no, pero con nuestra birria de tecnología no los vemos salvo que nos den con el flash en las narices.

  5. Solo pueden existir 2 tipos de civilizaciones extraterrestres = 1) Tipo célula primitiva, con lo que aún anda en pañales y ni piensa en mandar una Nave autónoma, hacia la Tierra. …2) Una, por menos que sea, miles de millones de años más avanzada que la nuestra. Con lo que lo más seguro sería que ni nos vieran, ni los viéramos….ya que «especulando» que es gratis = Posiblemente ésta civilización extraterrestre, ya domine la materia oscura, la energía oscura y toda la ciencia posible sobre la mecánica cuántica, entonces tal vez, también domine los viajes hacia atrás o adelante en el tiempo…la velocidad warp y otras cosas difíciles de adivinar por nosotros. O sea… Es un tema que hasta podríamos considerar «ridículo» de pensarlo..

  6. Pienso que esta lleno de civilizaciones superiores pero no nos prestan atencion.
    Ahora si, cuando podamos fabricar una verdadera IA (AGI se le dice ahora) y esta a otras y nuestras capacidades tecnologicas suban demasiado seguramente nos haran una visita…
    -No tan rapido compañeros. Soy Xix, representante de la Federacion de Civilizaciones de este lado de la Galaxia. Deberian saber que estan a punto de mear fuera del tarro y que deberian conocer la demarcacion de las propiedades estelares previas a vuestra existencia…

  7. Les comparto el enlace al video de la presentación que acaba de finalizar del estado actual del proyecto argentino de un lanzador satelital, Tronador / VLE.
    https://www.youtube.com/watch?v=eNSGyTCP1K0
    Del mismo he podido enterarme de que en se abandonaría el uso de hidracina (no la nombraron), el lanzador Tronador III de una tonelada queda para una segunda etapa y que en lo inmediato se avanza con un lanzador más modesto, el VLE, y que también se evaluaría inicialmente utilizar en la primera etapa un motor de importado, quedando como desarrollo nacional el motor de la segunda etapa.
    El objetivo es poder avanzar del modo más rápido y económico. Todo este proyecto ha tenido fuertes retrasos en los últimos años por cuestiones de billetera.
    Veremos con cual impul$o se lo retoma.

      1. Los peronistas tal vez desarrollen el cohete, por lo menos para simbolizar rebeldia.
        Eso si, parece que lo haran muuuuy lentamente, como todos los otros intentos coheteros de Argentina.

        1. Ja ja «Fortalecer la soberania en el Uso Pacifico del Espacio Ultraterrestre de Argentina», si, y de los valles argentinos en los Norgay Montes de Pluton.
          No se ahorran grandilocuencia.
          El espacio «ultraterrestre de Argentina», toma pa vos.

  8. Off topic
    Como dijo Fernando Generale, párese (no que «parece», sino que usted, lector, se ponga en pie), que la semana que viene hay gran salto del SN5.
    Mientras tanto, en la Ciudad Gotica, aparece el SN8 con proa. Gran fe en las filas muskianas. Mas atras se ve el Mk1 como para hacer comparaciones.
    https://youtu.be/IAuFQf100PY?t=59

    1. Si falla el SN5, el SN6 se pondrá rápidamente en activo para hacer el salto. Si el salto sale bien, el SN6, dicen que lo mandarán a reciclarlo. Y aunque no haya existido un SN7, pasarán directamente a denominar el siguiente SN8.

      Pase lo que pase con el SN5, va a ser espectacular.

  9. Llego tarde a este bonito artículo.
    Respecto a sondas ET en Ciencia Ficción, Arthur Clarke en «Fuentes del Paraíso» (1979) dedica muy bonitos capítulos al «Velero Estelar» (StarGlider), una sonda de algunos metros de longitud con una vela solar de cientos de kilómetros que usa como antena, y masa total muy baja.
    Lo tremendo es que a bordo lleva una Inteligencia Artificial que intercambia información con nosotros y el diálogo es… Digamos que nos pone en nuestro lugar, y nos bajan varios humos. Sus creadores tienen una Civilización tan longeva que no consideran muy relevante al Tiempo, así que si la sonda tarda siglos en ir de una estrella a otra haciéndoles de «embajador itinerante», para nada les molesta. Eso también da para pensar bastante.

    En «La Edad de Oro» de John C. Wright hay una «nave» basada en un micro agujero negro con nanoestructuras «colgadas» en su horizonte de sucesos. Mas o menos del tamaño del COVID-19… El análisis de un ¿vehículo? semejante para (también) inteligencias artificiales lo miré en un libro de Frank Tipler (si no recuerdo mal) que no me pude comprar.

    La mención del COVID-19 es adrede, porque la Pandemia nos ha mostrado que lo probable puede ser posible aunque las probabilidades aparentemente tiendan a cero. Durante décadas tomamos este tema como fantasía, pese a que desde 1990 varios investigadores mostraban evidencias de otra cosa.
    Respecto de sondas interestelares alienígenas por ahora solo tenemos expresiones de deseo fundamentadas por cálculos. Mas no vaya a pasar que de repente «el Cielo nos hable», tengamos que afrontar el contacto improvisando mal, y pasando verguenza ante los «te lo dije» de hipótesis presentadas hace años… OTRA VEZ.

    Saludos

  10. NO PODEMOS NEGAR LA EXISTENCIA DE VIDA EXTRATERRESTRE POR QUE PIENSO,
    QUE -, UNA NAVE ALIENÍGENA TECNICAMENTE PUEDE EXISTIR, PERO NO ES cientificamente demostrable. Ya cumplí 86 AÑOS, Y DESDE EL AÑO 1947 A LA FECHA, NO SE HA DEMOSTRADO NINGÚN CASO REAL. No niego la Existencia de Vida extraterrestre, porque como Astrónomo AFICIONADO, llegué a la conclusión de que puede haber Vida en otros SISTEMAS PLANETARIOS, semejantes al nuestro, pero que tengan las mismas ecuaciones de la Tierra Y QUE SE HAN ENCONTRADO, PERO LAS DISTANCIAS SON MUY LEJANAS. En cuanto la inclinación de su eje, las estaciones, agua, oxigeno,fuego y tierra,y todos los elementos químicos que la componen, esencialmente para la vida, con un Sol semejante al nuestro. No olvidemos que cuando nació el Universo hace 14.000 millones de Años, se formaron galaxias, nebulosas,planetas, sistemas solares, etc. con las mismas ecuaciones que posee la Tierra. Por lo tanto no se debe negar la existencia de vida. Por los mismos elementos pueden existir en otros sistemas planetarios.Pero una nave que tenga que venir al 10% menos de la velocidad de la luz, como dice Daniel Marin, se tropezaria con muchos cuerpos celestes. PERO LA GENTE VEN OVNIS POR TODOS LADOS Y AFIRMAN QUE SON EXTRATERRESTRES.- Y VENIR DE TAN LEJOS PARA HACER PRESENCIA EN LA TIERRA, Y NO DESCENDER, PARA DEMOSTRARNOS QUE VIENEN DE TAN LEJOS.? ES MUY RIDICULO.
    POR ELLO VEMOS FOTOS Y VIDEOS TRUCADOS EN INTERNET DESDE HACE MUCHOS AÑOS, ES TODO UNA CIENCIA FICCION Y NEGOCIO PARA EL QUE LOS CREA. NO LE PARECE?

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Por Daniel Marín, publicado el 14 julio, 2020
Categoría(s): Astronáutica • Física