Por primera vez, un grupo de científicos utilizaron la potencia combinada de los telescopios espaciales Hubble y James Webb de la NASA para estudiar algunos de los cuerpos celestes más lejanos de nuestro sistema solar: los objetos transneptunianos (OTN). Algunos de ellos se encuentran entre los más pequeños y tenues que se hayan observado directamente. Inesperadamente, los investigadores hallaron menos OTN pequeños de lo previsto, y descubrieron que los colores de estos cuerpos mantenían las mismas relaciones que los miembros más grandes de su familia.
Típicamente, estos objetos suelen ser cuerpos celestes pequeños, tenues y helados que orbitan el Sol más allá de la órbita de Neptuno. La mayoría son más de 100 millones de veces menos brillantes que los objetos visibles a simple vista. En dos artículos complementarios publicados el 8 de septiembre en The Astronomical Journal, diversos equipos analizaron el color, la composición y la distribución de tamaños de 27 OTN diminutos y tenues recién descubiertos.
Esta clase de pequeños cuerpos celestes ofrece la mejor vista de una etapa inicial de la formación de planetas, cuando un disco de polvo y guijarros en órbita alrededor del Sol se aglutinó formando “planetesimales” —los componentes básicos sólidos que se agrupan para formar planetas— con el tamaño de una ciudad, pero que aún no se habían fusionado en mundos de tamaño completo. Más allá de Neptuno, esta segunda etapa nunca llegó a producirse, dejando tras de sí una población congelada de planetesimales.
En el sondeo de OTN más profundo llevado a cabo hasta la fecha, equipos dirigidos por estudiantes de doctorado de la Universidad de Victoria en Canadá, bajo la supervisión del Consejo Nacional de Investigación de Canadá y la Universidad del Norte de Arizona en Flagstaff, examinaron simultáneamente una región del cielo con el telescopio Hubble, para observar la luz visible de los OTN, y con Webb, para observar su luz infrarroja. El equipo de investigadores midió los colores de los objetos, los cuales son como una huella dactilar de la composición de su superficie, y sus tamaños, además de determinar sus órbitas.
En las observaciones coordinadas, los equipos estudiaron dos tipos diferentes de OTN. El primer grupo, los OTN dinámicamente “fríos”, se encuentran en sus órbitas originales, relativamente circulares, situadas alrededor del Sol en el plano del sistema solar. El segundo grupo, los OTN dinámicamente “calientes”, se formaron entre las ubicaciones actuales de Urano y Neptuno, pero fueron desplazados hacia el exterior, hasta su posición actual, cuando los gigantes gaseosos del sistema exterior migraron en los comienzos de la historia del sistema solar. Hoy en día, estos objetos residen en órbitas extremadamente elípticas y se mueven entrando y saliendo del plano de nuestro sistema solar.
Antes de estas observaciones, los astrónomos pensaban que los OTN pequeños, tanto de las poblaciones calientes como de las frías, habrían sufrido numerosas colisiones que habrían alterado sus superficies en comparación con los OTN más grandes. Pero eso no fue lo que revelaron las observaciones. En cambio, estos cuerpos pequeños se parecen a sus homólogos de mayor tamaño. Esto sugiere que los impactos no modifican las superficies de manera significativa, tal vez porque se producen menos colisiones de lo esperado, o porque los OTN, de alguna manera, conservan su composición primordial anterior a las colisiones. Los equipos de investigadores aún están tratando de desentrañar este misterio.
“Cabe imaginar un escenario en el que los impactos y la fragmentación alterarían la composición de la superficie, dando lugar a un color de la superficie diferente en los OTN diminutos en comparación con sus hermanos de mayor tamaño. Por ello, resulta fascinante observar cómo los objetos más pequeños, de algún modo, ‘recuerdan’ y preservan la historia de su propia formación”, dijo Anastasia Morgan, estudiante de doctorado de la Universidad del Norte de Arizona, quien dirigió el estudio sobre el color y la composición de los OTN.
“Estos OTN dinámicamente ‘calientes’ conservan la impronta del lugar donde nacieron, a pesar de que sus órbitas se han alterado desde entonces”, dijo David Trilling, coautor del estudio e investigador de la Universidad del Norte de Arizona.
Tanto las poblaciones “calientes” como las “frías” parecen mantener los mismos colores que tenían al formarse, con pocos cambios desde el nacimiento del sistema solar.
Los datos de Webb también permitieron a los investigadores medir la cantidad de objetos de cada tamaño. Descubrieron que las distribuciones generales de tamaño para ambas poblaciones eran sorprendentemente similares.
“Es muy interesante que el proceso de formación de planetesimales acabe produciendo la misma distribución de tamaños tanto para las poblaciones frías como para las calientes, a pesar de haberse formado en diferentes regiones del sistema solar primitivo. Este proceso parece no verse afectado por las condiciones del disco, ya que produce planetesimales de tamaño similar, independientemente de que el disco sea caliente o frío, y denso o esponjoso”, dijo Marielle Eduardo, candidata a doctorado de la Universidad de Victoria, quien dirigió el estudio sobre la distribución de tamaños.
Los investigadores también encontraron menos de estos cuerpos diminutos de lo que esperaban con base en algunos modelos de formación planetaria. Webb descubrió 27 nuevos OTN notablemente tenues; uno de ellos es tan poco luminoso que es equivalente a estar de pie en la Tierra y ver un pequeño enjambre de luciérnagas en la Luna. El más pequeño que observaron tiene un diámetro de unos 5 kilómetros (3 millas), un tamaño unas cinco veces menor de lo que es posible detectar con los telescopios terrestres más sensibles.
Este proyecto no habría sido posible sin la colaboración de Hubble y Webb para detectar y caracterizar estos OTN. Gracias a la sensibilidad de Hubble en el espectro visible y a la de Webb en el infrarrojo, estos telescopios espaciales aportan más información que la que cualquiera de ellos podría proporcionar por sí solo.
El Telescopio Espacial Hubble ha estado en funcionamiento durante más de tres décadas y continúa haciendo descubrimientos revolucionarios que dan forma a nuestra comprensión fundamental del universo. Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio y las operaciones de la misión. Lockheed Martin Space, con sede en Denver, Colorado, también apoya las operaciones de la misión en el centro Goddard. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland, el cual es operado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, lleva a cabo las operaciones científicas de Hubble para la NASA.
El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo. Webb está resolviendo los misterios de nuestro sistema solar, viendo más allá hacia mundos lejanos que orbitan otras estrellas y explorando las misteriosas estructuras y los orígenes de nuestro universo, y nuestro lugar dentro de él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA en colaboración con sus socios: la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Para obtener más información sobre los telescopios espaciales de la NASA, visita el sitio web:
https://ciencia.nasa.gov/universo
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