Los telescopios Hubble y Webb descubren que objetos lejanos del sistema solar 'recuerdan' el pasado

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La NASA anunció que por primera vez, los científicos utilizaron la potencia conjunta de los telescopios espaciales Hubble y James Webb de la agencia espacial estadounidense, para estudiar algunos de los cuerpos más distantes de nuestro sistema solar: los objetos transneptunianos (OTN). Algunos de ellos son los más pequeños y tenues jamás observados directamente. Los investigadores encontraron inesperadamente menos OTN pequeños de los que esperaban, y observaron que los colores de estos cuerpos seguían las mismas relaciones que los de sus miembros más grandes.

Esta ilustración representa un objeto transneptuniano, un pequeño y tenue cuerpo helado que orbita alrededor del Sol más allá de la órbita de Neptuno. Estos objetos son tan pequeños que, incluso con los telescopios espaciales Hubble y Webb de la NASA, solo se ven como diminutos puntos de luz. Obra de arte: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Tales objetos suelen ser cuerpos helados pequeños y tenues que orbitan alrededor del 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 martes último en The Astronomical Journal, varios equipos analizaron el color, la composición y la distribución de tamaño de 27 objetos transneptunianos (OTN) diminutos y tenues recién descubiertos.

Formación planetaria
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Esta clase de cuerpos pequeños ofrece la mejor perspectiva de una etapa temprana de la formación planetaria, cuando un disco de polvo y guijarros en órbita alrededor del Sol se unió para formar “planetesimales” del tamaño de ciudades —los bloques de construcción sólidos que se agrupan para formar planetas—, pero que aún no se habían fusionado en mundos de tamaño completo. Más allá de Neptuno, esta segunda etapa nunca se produjo, dejando tras de sí una población congelada de planetesimales. Que serían algo así como elementos de construcción que fueron abandonados durante la formación de otros cuerpos celestes en nuestro Sistema Solar.

En el estudio más exhaustivo realizado hasta la fecha sobre objetos transneptunianos (OTN), equipos liderados por candidatos a 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, que observaba la luz visible de los OTN, y el telescopio Webb, que observaba su luz infrarroja. El equipo de investigadores midió los colores de los objetos, que son como una huella dactilar de la composición de su superficie, así como sus tamaños, y determinó sus órbitas.

Tipos transneptunianos
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En las observaciones coordinadas, los equipos estudiaron dos tipos diferentes de objetos transneptunianos (OTN). El primero, los OTN dinámicamente “fríos”, se encuentran en sus órbitas originales, relativamente circulares, alrededor del Sol en el plano del sistema solar. El segundo tipo, los OTN dinámicamente “calientes”, se formaron entre las posiciones actuales de Urano y Neptuno, pero fueron desplazados hacia afuera, donde se encuentran hoy, cuando los gigantes gaseosos exteriores migraron al principio de la historia del sistema solar. Actualmente, residen en órbitas altamente elípticas y entran y salen del plano de nuestro sistema solar.

Este vídeo explica cómo los telescopios Hubble y Webb están ofreciendo a los científicos una nueva perspectiva de algunos de los supervivientes más antiguos del sistema solar y revelando nuevas pistas sobre cómo se formaron los componentes básicos de los planetas, incluida la Tierra.

Pequeños parecidos a sus ‘hermanos’ más grandes
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Antes de estas observaciones, los astrónomos creían que los pequeños objetos transneptunianos (OTN) de poblaciones tanto calientes como frías habrían sufrido numerosas colisiones, modificando así sus superficies en comparación con los OTN de mayor tamaño. Sin embargo, las observaciones demostraron lo contrario. En cambio, los cuerpos pequeños se parecen a sus contrapartes más grandes. Esto implica que las colisiones no alteran significativamente las superficies, quizás porque hay menos colisiones de las esperadas o porque los OTN conservan de alguna manera su composición primordial previa a la colisión. Los equipos aún intentan desentrañar este misterio.

“Podríamos imaginar un escenario en el que los golpes y la fragmentación alteraran la composición de la superficie, y entonces veríamos un color de superficie diferente en los pequeños objetos transneptunianos en comparación con sus hermanos mayores. Por eso es realmente fascinante ver que los objetos más pequeños de alguna manera ‘recuerdan’ y preservan la historia de cómo se formaron”, dijo Anastasia Morgan, candidata a doctorado de la Universidad del Norte de Arizona, quien dirigió el estudio sobre el color y la composición.

“Estos objetos transneptunianos dinámicamente ‘calientes’ conservan una huella del lugar donde nacieron, a pesar de que sus órbitas se han alterado desde entonces”, añadió el coautor David Trilling, también de la Universidad del Norte de Arizona.

Pocos cambios
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Tanto las poblaciones “calientes” como las “frías” parecen conservar los mismos colores que tenían cuando se formaron, con pocos cambios desde el nacimiento del sistema solar que habitamos.

Tamaños similares
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Los datos del telescopio Webb también permitieron a los investigadores medir la cantidad de objetos de cada tamaño. Descubrieron que la distribución general de tamaños para ambas poblaciones era sorprendentemente similar.

“Resulta muy interesante que el proceso de formación de planetesimales acabe produciendo la misma distribución de tamaños tanto para poblaciones frías como calientes, a pesar de formarse en diferentes regiones del sistema solar primitivo. El proceso parece ser insensible a las condiciones del disco, produciendo planetesimales de tamaños similares, independientemente de si el disco es caliente o frío, y denso o esponjoso”, afirmó Marielle Eduardo, candidata a doctorado de la Universidad de Victoria, quien dirigió el estudio sobre la distribución de tamaños.

¿Menos de lo previsto?
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Los investigadores también encontraron menos de estos cuerpos diminutos de lo que esperaban según algunos modelos de formación planetaria. El telescopio Webb descubrió 27 nuevos objetos transneptunianos (OTN) extraordinariamente tenues, uno de ellos tan débil que equivale a estar en la Tierra y ver un pequeño enjambre de luciérnagas en la Luna. El más pequeño que observaron tiene un diámetro de aproximadamente 5 kilómetros (3 millas), unas cinco veces menor que lo que se puede detectar con los telescopios terrestres más sensibles.

Este proyecto no habría sido posible sin la colaboración de los telescopios Hubble y Webb para detectar y caracterizar estos objetos transneptunianos. Gracias a la sensibilidad del Hubble en luz visible y la del Webb en infrarrojo, estos telescopios espaciales proporcionan información mucho más completa que la que cualquiera de ellos podría ofrecer por separado.

Venerable veterano
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El Telescopio Espacial Hubble lleva más de tres décadas en funcionamiento y continúa realizando descubrimientos revolucionarios que transforman nuestra comprensión fundamental del universo. Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, gestiona el telescopio y las operaciones de la misión. Lockheed Martin Space, con sede en Denver, también presta apoyo a las operaciones de la misión en Goddard. El Instituto Científico del Telescopio Espacial, en Baltimore, gestionado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble para la NASA.

La esperada innovación
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El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb está resolviendo misterios de nuestro sistema solar, explorando mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA junto con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).