Objetos transneptunianos, pequeños mundos más allá de Neptuno: la sorpresa del Hubble y el James Webb

Si buscamos evidencias del pasado, lo que hacemos en la Tierra es excavar. Generalmente, cuanto más profundo excavamos, más antiguas son las evidencias que descubrimos, ya sean fósiles o artefactos.

En el caso del Sistema Solar, para comprender su pasado, en lugar de “excavar”, debemos adentrarnos en sus regiones exteriores. Cuanto más lejos miremos, más allá de los planetas exteriores, más nos remontaremos a sus orígenes. Podemos decir que la arqueología del Sistema Solar se desarrolla en sus regiones exteriores. Estas regiones, más allá de la órbita de Neptuno, están pobladas por una familia de cuerpos pequeños, llamados "objetos transneptunianos".

Gracias a las observaciones conjuntas de los telescopios espaciales Hubble y James Webb, ahora sabemos más sobre estos cuerpo, que son valiosos porque nos permiten reconstruir las características del Sistema Solar en el momento de su formación.

Pequeños fósiles dejados más allá de la órbita de Neptuno.

Los objetos transneptunianos (OTN) orbitan más allá de Neptuno y son los restos del disco de polvo, hielo y pequeños cuerpos a partir del cual se formaron los planetas hace unos 4.600 millones de años.

Mientras que en las regiones internas del Sistema Solar estos pequeños cuerpos se agregaron mediante un proceso de acreción que duró varios millones de años, formando cuerpos cada vez más masivos hasta convertirse en los conocidos planetas rocosos (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte), en las regiones externas, debido a su menor densidad espacial, el proceso de acreción se detuvo, lo que permitió que estos pequeños cuerpos conservaran sus características iniciales sin cambios. Por lo tanto, a todos los efectos, son fósiles de nuestro Sistema Solar.

Esta familia de objetos transneptunianos (OTN) se divide en dos subfamilias: los OTN calientes y los OTN fríos. El adjetivo «calientes» no se refiere a su temperatura, ya que ambos son cuerpos tan distantes del Sol que están cubiertos principalmente de hielo. Más bien, alude a sus características dinámicas. Los objetos transneptunianos fríos tienen órbitas circulares, por lo que se cree que ocupan la misma región en la que se formaron.

En cambio, los TNO calientes tienen órbitas elípticas y están más inclinados respecto al plano orbital de los planetas. Se cree que su historia es más compleja, ya que se formaron en las regiones más internas del Sistema Solar y solo posteriormente migraron más allá de la órbita de Neptuno debido a interacciones gravitacionales.

Lo que descubrieron Hubble y James Webb

El Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb han descubierto 27 de los objetos transneptunianos más pequeños jamás observados. Las nuevas observaciones, realizadas con la cámara infrarroja NIRCam del Webb junto con los instrumentos de luz visible del Hubble, han permitido estimar su tamaño, albedo (reflectividad) y color.

El resultado más interesante de este estudio es que los objetos fríos más pequeños presentan una distribución de color muy similar a la de los TNO fríos de mayor tamaño. Lo mismo ocurre con los objetos de la población cálida. Por lo tanto, no existe un cambio sistemático en la superficie de los TNO a medida que disminuye su tamaño.

El color es importante porque depende de los materiales presentes en la superficie, es decir, de la composición química de la superficie. Ya sabíamos que sus superficies contienen una notable diversidad de hielos: agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, metanol y compuestos orgánicos más complejos.

Esta composición química, que permaneció prácticamente inalterada a lo largo de la historia posterior del Sistema Solar, revela la composición química del disco protoplanetario en el que se formaron estos objetos.

Menos colisiones de las esperadas y un nuevo desafío para los modelos.

Hasta ahora, se creía que los TNO más pequeños habían sufrido muchas más colisiones a lo largo del tiempo que los TNO más grandes. De ser así, los impactos habrían fragmentado estos cuerpos, exponiendo capas internas de diferentes materiales a la superficie y, en consecuencia, cambiando su color. Sin embargo, Hubble y James Webb no notaron diferencias significativas en los colores.

Una posibilidad es que el cinturón transneptuniano haya sufrido menos colisiones destructivas de las esperadas. Otra es que sí se produjeran colisiones, pero sin alterar profundamente la composición observable de las superficies.

Hay una segunda sorpresa. La distribución de tamaños de los objetos dinámicamente calientes y fríos es muy similar, a pesar de que es probable que ambas poblaciones se hayan formado en regiones del disco protoplanetario con condiciones diferentes.

Esto sugiere que el proceso fundamental por el cual el polvo y los guijarros se agregaron para formar los primeros planetesimales pudo haber sido relativamente universal, similar tanto en las regiones internas como externas del disco protoplanetario.

Este estudio, realizado por un equipo de estudiantes de doctorado de la Universidad de Victoria en Canadá, muestra cómo los telescopios Webb y Hubble no solo están descubriendo objetos diminutos más allá de Neptuno, sino que están sacando a la luz evidencias del Sistema Solar primitivo.