Dos cuerpos celestes pueden seguir órbitas que intersecten pero nunca llegar a colisionar. ¿Cómo es esto posible? Situaciones como la descrita son comunes en nuestro Sistema Solar y más concretamente en el entorno de nuestro planeta. La dinámica celeste nos muestra que existen mecanismos naturales de protección que hacen que aunque matemáticamente dos órbitas puedan cruzarse, los cuerpos que las siguen nunca estén en el punto de máximo acercamiento teórico al mismo tiempo. Estos mecanismos son las resonancias orbitales y las seculares.

En el Sistema Solar, una resonancia orbital entre dos cuerpos celestes se produce cuando la razón de sus periodos orbitales se puede escribir como el cociente de dos números enteros. Por ejemplo, mientras Saturno completa 2 revoluciones en torno al Sol, Júpiter realiza 5, luego Júpiter y Saturno están en resonancia orbital 5:2. Las resonancias seculares son mucho más sutiles y existen varios tipos. Uno de ellos se produce cuando tenemos dos cuerpos de forma que cuando uno de ellos alcanza el punto de su órbita más alejado del Sol o afelio el otro alcanza el más cercano o perihelio. Esta resonancia secular haría que la atracción gravitatoria entre ambos cuerpos se hiciera máxima de forma periódica.
Tanto las resonancias orbitales como las seculares pueden contribuir a estabilizar o a desestabilizar las órbitas de los cuerpos celestes. La resonancia 3:2 de Neptuno con Plutón contribuye enormemente a estabilizar la órbita de este último a pesar de que las órbitas de estos dos objetos se intersectan. Sin embargo, la mayor parte de los asteroides que acaban colisionando con nuestro planeta lo hacen como resultado de cruzar una resonancia secular con Saturno situada en la zona más interna del cinturón principal de asteroides, a 2 unidades astronómicas (UA, 1 UA = 150.000.000 km) del Sol.
Encontrar a estos asteroides que pueden acabar colisionando con nuestro planeta antes de que ellos nos encuentren a nosotros es un tema de investigación de gran importancia práctica. Disponer de esta información es relevante en el contexto de la prevención y mitigación de desastres naturales. Los impactos cósmicos, colisiones de asteroides o cometas con la Tierra, son de los pocos desastres naturales que se pueden predecir con gran precisión si se dispone de datos suficientes. En el año 2005, el Congreso de EEUU aprobó una ley por la que se ordenaba a la NASA descubrir y estudiar al menos el 90% de todos los asteroides cercanos a la Tierra cuyo tamaño fuese superior a 140 metros antes de que finalizase 2020. Esta iniciativa ha movilizado suficientes recursos técnicos y económicos como para hacer que cada año más del 90% de estos descubrimientos sean fruto de programas sufragados por EEUU.
EURONEAR es una colaboración internacional que está realizando una búsqueda de asteroides cercanos a la Tierra con telescopios situados en las Islas Canarias y en Chile. El pasado 27 de febrero, durante una ronda rutinaria de observaciones se descubrió 2023 DZ2, un asteroide con un tamaño aproximado de 40 metros, el doble de grande que el asteroide que causó miles de heridos en la ciudad rusa de Chelíabinsk el 15 de febrero de 2013. Sorprendentemente, este nuevo asteroide no fue detectado por ninguno de los programas financiados por el gobierno de EEUU. Los primeros datos indicaban que la órbita de 2023 DZ2 pasaba extraordinariamente cerca de nuestro planeta, a solo 2,4 radios terrestres del centro de la Tierra. Las primeras estimaciones daban una probabilidad muy alta de colisión con nuestro planeta en 2026. Durante el mes de marzo continuaron llegando nuevas observaciones de este objeto al Centro de Planetas Menores en Massachusetts que se encarga de centralizar todos los datos relativos a objetos del Sistema Solar. Durante unos pocos días la probabilidad de colisión aumentó de forma sostenida pero a mediados de mes era claro que el riesgo de colisión durante los próximos 100 años era nulo. Sin embargo, los nuevos datos confirmaron que las órbitas de la Tierra y 2023 DZ2 prácticamente se tocaban en términos astronómicos, con una separación mínima de unos 15.000 km.
Cuando la probabilidad de colisión todavía era apreciable, la colaboración decidió estudiar el objeto con el objetivo de estar mejor preparados en caso de impacto. Observaciones espectroscópicas con el mayor telescopio óptico del mundo, el Gran Telescopio Canarias, mostraron que se trataba de un objeto de naturaleza metálica. Este tipo de asteroides son los más peligrosos ya que al entrar en la atmósfera apenas sufren desgaste y pueden alcanzar el suelo relativamente enteros, produciendo graves daños a escala local. Estas conclusiones fueron confirmadas de forma casi simultánea por los resultados de un estudio fotométrico que indicaban una rotación muy rápida, con un período de poco más de 6 minutos. Tal velocidad de rotación sólo es posible si el objeto es muy sólido, lo que confirmaría la naturaleza metálica apuntada por los resultados espectroscópicos. Afortunadamente y aunque estamos ante una virtual intersección de órbitas, no se producirá una coalición en un futuro cercano.
¿Cómo podemos estar seguros de esto? La solución orbital de este objeto todavía necesita mejoras y la incertidumbre asociada a la misma es aún significativa. Para realizar una estimación fiable hay que recurrir a simulaciones numéricas usando la matriz de covarianza y realizar un análisis estadístico de los resultados. Estos análisis, realizados en las computadoras de la Universidad Complutense, indican que no es posible predecir con certeza la evolución orbital de este objeto más allá del siglo XXI pero que no se producirá una colisión en este intervalo de tiempo.
¿Cómo es posible que siendo la distancia entre las órbitas tan pequeña no se produzca la colisión? Las mismas simulaciones numéricas usando técnicas de N-cuerpos indican que existe una resonancia secular entre el asteroide y Júpiter de forma que cuando este asteroide alcanza su afelio, Júpiter está en el perihelio y la distancia entre los dos cuerpos es mínima con lo que la perturbación sobre el asteroide es máxima. Júpiter retrasa al asteroide en su órbita de forma que llega tarde a su encuentro con la Tierra y nunca se produce la tan temida colisión.
Aunque Júpiter y Saturno son responsables de muchas de las colisiones de asteroides con la Tierra, incluido muy probablemente el impacto que dio lugar a la extinción de los dinosaurios hace 65 millones de años, las perturbaciones seculares de estos planetas gigantes son capaces en algunos casos de proteger a la Tierra de los impactos.
Los resultados de la investigación que ha permitido el descubrimiento y el estudio de 2023 DZ2 han sido publicados en la revista europea Astronomy & Astrophysics el pasado mes de agosto.