Por vez primera, unos científicos han utilizado juntas las capacidades de los telescopios espaciales Hubble y James Webb para estudiar algunos de los cuerpos más lejanos de nuestro sistema solar: los objetos transneptunianos (TNOs, por sus siglas en inglés). Algunos de ellos se encuentran entre los cuerpos más pequeños y de menor brillo observados de modo directo.
Como su nombre genérico sugiere, los objetos transneptunianos describen órbitas alrededor del Sol más alejadas de este que la del planeta Neptuno. La mayoría son más de 100 millones de veces menos brillantes que los objetos astronómicos visibles a simple vista.
Esta investigación pionera se ha desarrollado en dos estudios separados pero complementarios, ambos publicados recientemente en la revista académica The Astronomical Journal.
Uno de los estudios se titula “The Luminosity Function of Ultrafaint Trans-Neptunian Objects Detected by JWST” y su primera firmante es Marielle R. Eduardo, de la Universidad de Victoria en Canadá. El otro se titula “Combined JWST and HST Deep Imaging to Characterize the Smallest Known Trans-Neptunian Objects” y su primera firmante es Anastasia N. Morgan, de la Universidad del Norte de Arizona en la ciudad estadounidense de Flagstaff.
Los investigadores analizaron el color, la composición y la distribución de tamaños de 27 objetos transneptunianos recién descubiertos.
Esta clase de astros ofrece la mejor perspectiva de una etapa temprana de la formación planetaria, cuando un disco de polvo y guijarros en órbita alrededor del Sol experimentaba un proceso de aglutinación que generaba planetesimales (los “ladrillos” sólidos, con tamaños comparables al de una ciudad, que, acumulados juntos, dan lugar a planetas). En aquella época los planetesimales aún no se habían fusionado para convertirse en mundos de tamaño completo. Más allá de Neptuno, esta segunda etapa de evolución (de planetesimales a mundos completos) nunca llegó a producirse, dejando tras de sí lo que podría definirse como una población de planetesimales congelada en el tiempo.
Marielle Eduardo, Anastasia Morgan y sus colegas examinaron una zona del cielo simultáneamente con el Hubble, observando la luz visible de los TNOs, y con el Webb, observando su luz infrarroja. Los investigadores midieron los colores de los objetos (que actúan como una huella dactilar de la composición química de la superficie) y sus tamaños, además de determinar sus órbitas.
En estas observaciones coordinadas, los investigadores estudiaron los TNOs de dos grupos diferentes. Los del primero, los TNOs dinámicamente “fríos”, se encuentran en sus órbitas originales, relativamente circulares, alrededor del Sol y dentro del plano del sistema solar. Los del segundo tipo, los TNOs dinámicamente “calientes”, se formaron entre las ubicaciones actuales de Urano y Neptuno, pero fueron desplazados hacia el exterior (donde se encuentran hoy) cuando los planetas gigantes gaseosos exteriores migraron en una etapa temprana de la historia del sistema solar. Actualmente, los TNOs dinámicamente “calientes” residen en órbitas muy elípticas y se desplazan entrando y saliendo del plano de nuestro sistema solar.
Antes de estas observaciones, se creía que los TNOs más pequeños, tanto de los de la población “caliente” como los de la “fría”, debieron sufrir numerosas colisiones y que sus superficies estarían muy alteradas debido a ello, a diferencia de los TNOs de mayor tamaño. Sin embargo, las nuevas observaciones han mostrado algo distinto: estos cuerpos pequeños se asemejan a sus homólogos de mayor tamaño. Esto sugiere que las colisiones no modifican significativamente las superficies, tal vez porque se producen menos choques de lo creído o porque los TNOs conservan, de algún modo, su composición primordial anterior a las colisiones. Los investigadores aún tratan de desentrañar este misterio.
En resumen, tanto la población “caliente” como la “fría” parecen mantener los mismos colores y por ende composiciones geoquímicas que tenían en el momento de su formación, habiendo experimentado pocos cambios desde el nacimiento del sistema solar.
Los nuevos datos obtenidos con el Webb también han permitido a los investigadores contabilizar la cantidad de objetos de cada tamaño. Y han descubierto que las distribuciones generales de tamaño de ambas poblaciones son sorprendentemente similares. “Resulta muy interesante que el proceso de formación de planetesimales acabe produciendo la misma distribución de tamaños tanto para la población fría como para la caliente, a pesar de haberse formado en regiones distintas del sistema solar primitivo. El proceso parece no verse afectado por las condiciones del disco primigenio, ya que genera tamaños de planetesimales similares independientemente de si la sección del disco es caliente o fría, y densa o poco compacta”, señala Marielle Eduardo.
Los investigadores también hallaron menos cuerpos de muy pequeño tamaño que lo que preveían atendiendo a lo indicado por algunos modelos de formación planetaria.
El Webb descubrió en total 27 nuevos objetos transneptunianos, y su brillo es notablemente escaso; uno de ellos refleja tan poca luz que contemplarlo equivale a observar un pequeño enjambre de luciérnagas en la Luna desde la Tierra. El más pequeño de los nuevos objetos transneptunianos observados tiene un diámetro de unos 5 kilómetros, un tamaño unas cinco veces menor que el más pequeño detectable mediante los telescopios terrestres más sensibles.
