16 Psique

16 Psyche () es un gran asteroide de tipo M descubierto por el astrónomo italiano Annibale de Gasparis el 17 de marzo de 1852 y llamado así por la diosa griega Psyche. El prefijo "16" significa que fue el decimosexto planeta menor en orden de descubrimiento. Es el más grande y masivo de los asteroides de tipo M, y uno de la docena de asteroides más masivos. Tiene un diámetro medio de aproximadamente 220 kilómetros (140 mi) y contiene alrededor del uno por ciento de la masa del cinturón de asteroides. Históricamente, se planteó la hipótesis de que era el núcleo expuesto de un protoplaneta, pero numerosos estudios recientes casi lo han descartado. Psyche será explorada por la nave espacial del mismo nombre, la primera visita de la humanidad a un asteroide metálico. El lanzamiento está previsto en 2023 y la llegada en 2029.

Símbolo

Los astrónomos crearon símbolos similares a iconos para los primeros quince asteroides a descubrir, como un tipo de notación de cortocircuito consistente con notación antigua para los planetas clásicos. Psiquiatría recibió un símbolo icónico, al igual que algunos otros asteroides descubiertos después de 16 Psiquiatría. El símbolo era el ala de una mariposa cubierta por una estrella ( o ), como la mariposa era un símbolo griego del alma (psyche ser la palabra griega para "alma").

Sin embargo, los símbolos icónicos de todos los asteroides fueron reemplazados antes de que se usara el símbolo de Psyche. Con más de una docena de asteroides descubiertos, recordar todos sus emblemas individuales se volvió cada vez más engorroso, y en 1851, el astrónomo alemán J.F. Encke sugirió usar un número dentro de un círculo en su lugar: ⑯. El primer asteroide designado con el nuevo esquema fue ⑯ Psyche, cuando el astrónomo estadounidense J. Ferguson publicó sus observaciones en 1852.

Características

Tamaño

La primera estimación del tamaño de Psyche fue de 253 kilómetros (157 mi) y provino de las observaciones de emisión infrarroja térmica de IRAS. Esto es un 15 % mayor que el valor medio actualmente aceptado, pero más tarde se descubrió que era una estimación precisa para el aspecto de visualización de IRAS porque Psyche se vio desde el polo en el momento de la medición.

Se ha observado que Psique oculta una estrella en nueve ocasiones. Cuatro de estos, 2004, 2010, 2014, 2019 generaron conjuntos de datos de cuerdas múltiples y se han utilizado junto con imágenes de óptica adaptativa y modelos tridimensionales para estimar el diámetro medio de Psyche, con modelos recientes que convergen en un equivalente: volumen diámetro medio de 222±3 km.

Múltiples vistas de 16 Psiquiatría imaginadas por el Telescopio Muy Grande

Masa y densidad aparente

Psyche es lo suficientemente masiva como para que se puedan observar sus perturbaciones gravitatorias en otros asteroides, lo que permite medir la masa. Los valores históricos de su masa van desde 1.6×10¹⁹ kg a 6,7×10¹⁹ kg. Sin embargo, las estimaciones de masa más recientes han comenzado a converger a valores de (2.287±0.070)×10¹⁹ kg. Asumiendo el volumen medio de (5.75±0.19)×10⁶ km³ , esto equivale a una densidad aparente de 3,977±0.253 g/cm³.

Poste de forma y giro

El primer modelo de forma tridimensional publicado para Psyche se derivó de un análisis de numerosos curvas de luz. Desde entonces, se han realizado mejoras adicionales a la forma basadas en la inversión de curvas de luz, observaciones de óptica adaptativa, observaciones de radar, imágenes térmicas y ocultaciones. Los modelos más recientes muestran que Psyche tiene una forma consistente con un elipsoide de Jacobi y dimensiones dentro de unos pocos kilómetros de 278 km x 238 km x 171 km.

Cada modelo de forma proporciona una estimación de la dirección del polo norte (eje de giro). Todos los modelos recientes de Psyche sugieren que gira alrededor de un polo que apunta hacia las coordenadas de la eclíptica (longitud, latitud) λ = 35°, β = -8°, con una incertidumbre de 3°. Esto significa que está esencialmente inclinado hacia la eclíptica, con una inclinación axial de 98°.

Vista de Psiquiatría desde su polo sur con una sobrelaina ellipsoide mejor ajustada. Las principales desviaciones de la forma ellipsoide se denominan Alfa, Bravo y Charlie.

Animación de un modelo de forma Psíquica vista desde la latitud norte de 20°. La peluca roja es de 0° de longitud.

Animación de un modelo de forma Psíquica vista desde la latitud sur 20°. La peluca roja es de 0° de longitud.

Características

Ilustración de Psiquiatría hecha por la NASA

Se han informado numerosas características en Psyche. Las más grandes son regiones de déficit de masa en relación con su forma elipsoide nominal y recuerdan a la cuenca Rheasilvia en 4 Vesta.

Además de las regiones a gran escala de déficit de masa, se han informado varios cráteres aparentes. Los observadores que utilizan el generador de imágenes SPHERE de óptica adaptativa del Very Large Telescope informaron de dos grandes cráteres, del orden de 90 km de diámetro, que fueron nombrados provisionalmente Meroe y Panthia en honor a las brujas gemelas de la novela romana Metamorfosis de Apuleyo. Los observadores que utilizan el Telescopio de Radar de Arecibo informaron cráteres en el polo sur (denominado Delta), latitudes medias del sur (denominado Eros) y el polo norte (denominado Foxtrot). Un análisis de las características presentes en varios modelos de formas independientes sugiere que los cráteres Panthia y Eros son casi con certeza reales y que es probable que Foxtrot sea real. Sin embargo, existe incertidumbre sobre la existencia de Meroe y Delta.

Los primeros estudios de curvas de luz sugirieron que Psyche tenía grandes variaciones en el brillo de su superficie. Estas variaciones se hicieron más evidentes cuando se intentaron invertir las curvas de luz para generar modelos de forma. Los modelos de formas más recientes basados en inversiones de curvas de luz resuelven simultáneamente las variaciones del albedo de la superficie. Los mapas elaborados a partir de estas inversiones muestran regiones donde la superficie puede ser hasta un 20% o más brillante u oscura que el albedo medio. El cráter Panthia informado coincide con una región considerablemente más brillante que la media, mientras que el cráter Meroe informado coincide con un área mucho más oscura.

Las observaciones de radar con el telescopio de radar de Arecibo revelaron que el albedo de radar de Psyche es "background" σ σ ^ ^ OC=0,266{displaystyle {hat {sigma} }_{OC}=0.26}, comparable a otros asteroides tipo M como 21 Lutetia. Este valor es consistente con un silicato (rocky) regolito enriquecido en fases metálicas. Sin embargo, en al menos tres lugares, el albedo radar de Psyche es casi el doble de este valor, lo que sugiere altas concentraciones de fases metálicas en estas regiones. Una de estas ubicaciones corresponde al cráter de Panthia ópticamente brillante, mientras que las otras dos corresponden con regiones que han sido reportadas como ópticamente brillantes. Esta aparente correlación entre albedos ópticos y radares en Psique ha llevado a la hipótesis de que hay un vínculo entre el proceso(es) que crea regiones de alto contenido de metal y terreno más brillante.

Modelo de forma de asteroide 16 Psiquiatría, con algunas de las características de superficie observadas indicadas.

Mapa de albedo óptico de asteroides 16 Psiquiatría con mediciones de albedo de radar superpuestos (circles).

Composición

La densidad aparente de Psique (3.9±0.3 g/cm³) impone restricciones en su composición general. El hierro-níquel que se encuentra en la mayoría de los meteoritos de hierro tiene una densidad aparente de 7,9 g/cm³. Si Psyche fuera el núcleo remanente de un planetesimal primitivo, tendría que tener una porosidad total del 50%. Dado el tamaño de Psyche, esto se considera altamente improbable. Sin embargo, hay otros tipos de meteoritos ricos en metales que se han sugerido como análogos de Psyche, cada uno de los cuales tiene densidades aparentes similares a las de Psyche, incluidas las condritas de enstatita, las bencubbinitas y las mesosideritas.

Varios observadores han informado de la presencia de minerales de silicato en la superficie de Psyche. Los espectros tomados en octubre de 2016 en la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA en los Observatorios de Mauna Kea mostraron evidencia (característica de absorción de ~3 μm) de iones de hidroxilo en el asteroide que pueden sugerir la presencia de silicatos hidratados. Dado que se cree que Psyche se formó en condiciones secas sin la presencia de agua, el hidroxilo pudo haber llegado a Psyche a través de impactos anteriores de asteroides carbonosos más pequeños.

El albedo del radar de Psyche varía considerablemente sobre la superficie, entre 0,22 y 0,52, valores que son de dos a cuatro veces más altos que los de la mayoría de los asteroides del cinturón principal. Los modelos de reflexión de radar equiparan este rango de valores con densidades aparentes de regolito de 2,6 a 4,7 g/cm³. Este rango es consistente con la mayoría de las clases de meteoritos ricas en metales mencionadas anteriormente y la detección espectroscópica de minerales de silicato. Es inconsistente con un regolito de hierro-níquel puro a menos que sea altamente poroso.

La órbita de Psiquiatría entre Marte y Júpiter es casi circular

Origen

Se han propuesto varios orígenes posibles para Psique. El primero de ellos fue que Psyche es un núcleo metálico expuesto como resultado de una colisión que desprendió la corteza y el manto de un cuerpo principal diferenciado originalmente más grande de unos 500 kilómetros de diámetro. Otras versiones de esto incluyen la idea de que no fue el resultado de una sola colisión grande, sino de múltiples (más de tres) colisiones laterales relativamente lentas con cuerpos de tamaño comparable o mayor. Sin embargo, esta idea ha caído en desgracia recientemente ya que las estimaciones de masa y densidad son inconsistentes con un núcleo remanente.

Una segunda hipótesis es que Psyche se interrumpió y volvió a acumularse gravitacionalmente en una mezcla de metal y silicato. En este caso, puede ser un candidato para el cuerpo principal de las mesosideritas, una clase de meteoritos pétreos y de hierro.

Una tercera hipótesis es que Psyche puede ser un objeto diferenciado (como 1 Ceres y 4 Vesta) pero ha experimentado un tipo de volcanismo de hierro, también conocido como ferrovolcanismo, mientras aún se enfriaba. Si es cierto, este modelo predice que el metal se enriquecería mucho solo en aquellas regiones que contienen centros volcánicos (reliquias). Esta vista ha sido reforzada por observaciones de radar recientes.

Exploración

El concepto del artista Psyche astronave orbitando asteroides Psyche

Ninguna nave espacial ha visitado Psyche, pero en 2014 se propuso a la NASA una misión a Psyche. Un equipo dirigido por Lindy Elkins-Tanton, directora de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona, presentó un concepto para un orbitador robótico Psyche. Este equipo argumentó que 16 Psyche sería un objeto valioso para el estudio porque es el único cuerpo metálico con forma de núcleo descubierto hasta ahora.

La nave espacial orbitaría Psyche durante 20 meses, estudiando su topografía, las características de la superficie, la gravedad, el magnetismo y otras características, y se basaría en la tecnología actual, evitando los altos costos y la necesidad de desarrollar nuevas tecnologías. El 30 de septiembre de 2015, la misión orbital Psyche fue una de las cinco propuestas semifinalistas del Programa Discovery.

La misión fue aprobada por la NASA el 4 de enero de 2017 y originalmente tenía como objetivo el lanzamiento en octubre de 2023, con una maniobra de asistencia de gravedad terrestre en 2024, un sobrevuelo de Marte en 2025 y una llegada al asteroide en 2030. En mayo de 2017, la fecha de lanzamiento se adelantó para apuntar a una trayectoria más eficiente, lanzando en 2022, con una asistencia de gravedad de Marte en 2023 y llegando en 2026.

El 28 de febrero de 2020, la NASA adjudicó a SpaceX un contrato de 117 millones de dólares para lanzar la nave espacial Psyche y dos misiones secundarias de satélite pequeño en un cohete Falcon Heavy. A partir de octubre de 2022, el lanzamiento de la misión está programado no antes de octubre de 2023 y llegará al asteroide en agosto de 2029.