En la fotografía más reciente del Webb capturó siete de las catorce lunas de Neptuno: Galatea, Náyade, Talasa, Despina, Proteo, Larisa y Tritón. La luna más grande e inusual de Neptuno, Tritón, brilla como un punto de luz muy brillante que ilumina los característicos picos de difracción que se pueden ver en muchas de las imágenes de Webb. Crédito de la imagen: NASA / ESA / CSA / STScI.
Los científicos planetarios están encontrando algunas pistas sobre el origen y la evolución de los objetos en el Cinturón de Kuiper gracias a un conjunto gemelo de asteroides helados llamado Mors-Somnus.
Durante su primer ciclo de observaciones, JWST los estudió y descubrió detalles sobre sus superficies, lo que da pistas sobre sus orígenes. Además, esa información puede terminar explicando cómo Neptuno se convirtió en lo que es hoy.
El binario Mors-Somnus es uno de los objetos que se encuentran más allá de Neptuno. Para abreviar, se les llama «Objetos Transneptunianos» o TNO. Alrededor de 3.000 TNO están identificados y reconocidos, aunque muchos más aún no han sido catalogados. Cada uno de ellos pertenece a una categoría diferente y se encuentra fuera de la órbita de Neptuno. Están los clásicos objetos del cinturón de Kuiper (KBO) y los objetos de disco dispersos. Dentro de esas dos clases, hay TNO resonantes, que se mueven en resonancia con Neptuno, y TNO extremos, que orbitan mucho más allá de Neptuno (alrededor de 30 AU, 1 UA es lo mismo que 150 millones de kilómetros, algo menos que la distancia del Sol a la Tierra.). Luego están los objetos en órbitas similares a las de Plutón, llamados “plutinos”. Mors-Somnus es también un Plutino.
Neptuno y más allá.
¿Por qué hay una gran variedad de objetos «ahí fuera»? ¿De dónde provienen y cómo han evolucionado con el paso del tiempo? Una forma de responder a esas preguntas es investigar las características de la superficie de los objetos del cinturón de Kuiper, especialmente las rocas heladas como Mors-Somnus. Tomar espectros de sus superficies es una forma de hacerlo. Los datos proporcionan detalles sobre las composiciones superficiales de estos objetos. Esto, a su vez, informa a los científicos sobre los entornos en los que se desarrollaron y han experimentado con el tiempo.
Probablemente Neptuno se formó más cerca del Sol, pero luego se trasladó al Sistema Solar exterior, junto con Júpiter, Saturno y Urano. Hasta aproximadamente 35 UA, un enorme y denso disco de planetesimales y asteroides rocosos y helados habitó el espacio. Los planetas gigantes dispersaron preferentemente esos cuerpos más pequeños a medida que migraban a órbitas más distantes. El cinturón de Kuiper, el disco disperso y la nube de Oort fueron donde se asentaron estos cuerpos cometarios y asteroides helados. Los investigadores planetarios buscan respuestas sobre cómo se desarrolló esa actividad y de dónde provienen esos cuerpos helados.
En este caso, Mors-Somnus es útil. La pareja es una excelente ilustración de un TNO «clásico frío». JWST lo estudió como parte de un programa llamado Descubriendo las composiciones superficiales de objetos transneptunianos (DiSCO-TNO) en la Universidad de Florida Central, dirigido por Ana Carolina de Souza Feliciano y Noemí Pinilla-Alonso. El proyecto descubre las propiedades espectrales únicas de estos pequeños cuerpos celestes más allá de Neptuno.
El Mors-Somnus tiene características espectroscópicas similares a otros objetos del grupo frío clásico y pertenece al mismo grupo dinámico que otros TNO cercanos. Esto indica que probablemente se formaron al mismo tiempo. Más de treinta unidades astronómicas del Sol probablemente los originaron. La formación y evolución de los planetesimales en esa región del espacio se puede observar de manera única a través de binarias transneptunianas como Mors-Somnus.
Pinilla-Alonso dijo que estudiar la composición de pequeños cuerpos celestes como Mors-Somnus nos da información útil sobre de dónde venimos. «Estamos estudiando cómo la química y la física reales de los TNO reflejan la distribución de moléculas basadas en carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno en la nube que dio origen a los planetas, sus lunas y los cuerpos pequeños». Además, estas moléculas dieron lugar a la vida y el agua en la Tierra.
La relevancia de los objetos que se encuentran fuera de Neptuno.
Las propiedades químicas y físicas de los TNO revelan mucho sobre las condiciones en el comienzo del Sistema Solar. Contienen hielos primitivos y otros materiales prístinos que probablemente existieron en el disco protoplanetario a partir del cual se formó nuestro Sistema Solar. Los científicos planetarios han observado que los hielos en Plutón y otros mundos helados pueden oscurecerse con el tiempo por la radiación ultravioleta, aunque no cambian debido al calentamiento solar, ya que el Sol está muy lejos. Y esos cuerpos pueden trasladarse desde sus lugares de nacimiento a diferentes lugares del sistema solar. Los científicos pueden utilizar estudios espectrales para rastrear dónde se originaron grupos de objetos si sus superficies no cambian mucho.
La región TNO también incluye lo que los investigadores denominan una «estructura dinámica». En otras palabras, su distribución de objetos de acuerdo con una variedad de características, como sus órbitas y movimientos a lo largo del tiempo. La estructura dinámica puede ser alterada por objetos y eventos. La estructura dinámica de la zona transneptuniana refleja la migración planetaria que tuvo lugar durante los primeros mil millones de años de la existencia del Sistema Solar. Tales migraciones tuvieron un impacto en los TNO y, en particular, en los binarios como Mors-Somnus.
Migración y Neptuno.
Es muy posible que el origen de este par binario sea mucho más allá de la órbita de Neptuno. Los investigadores descubrieron que Mors y Somnus, así como el grupo clásico frío, tenían características espectroscópicas similares. Es una prueba convincente de que este par binario se formó a una distancia de casi 2,7 mil millones de millas, mucho más allá de las 30 unidades astronómicas. Después, bajo la influencia gravitacional de otras migraciones planetarias, regresaron a sus posiciones actuales.
Mors-Somnus y sus vecinos se acercaron a Neptuno gracias a las perturbaciones gravitacionales que experimentó el planeta. En este momento, están orbitando en resonancia con el planeta. Los investigadores afirman que todos estos objetos podrían ser rastreadores de la trayectoria migratoria de Neptuno antes de que se establezca en su órbita final.
Como Mors-Somnus, los binarios separados por distancia rara vez sobreviven fuera de áreas limitadas por la gravedad, donde están protegidos por otros KBO. Para sobrevivir a la migración, necesitan un lento proceso de transporte. La migración de Neptuno a su órbita final presentó esa ocasión tan agradable.
Según el coautor Pinilla-Alonso, utilizar JWST para estudiar las características de la superficie de mundos distantes más pequeños es un gran logro. El telescopio ha estudiado mundos más grandes, pero esta es la primera vez que se centra en miembros tan pequeños del Sistema Solar exterior. “Por primera vez, no sólo podemos resolver imágenes de sistemas con múltiples componentes como lo hizo el Telescopio Espacial Hubble, sino que también podemos estudiar su composición con un nivel de detalle que sólo el Webb puede proporcionar. Ahora podemos investigar el proceso de formación de estos binarios como nunca antes”.
REFERENCIAS
UCF Scientists Use James Webb Space Telescope to Uncover Clues About Neptune’s Evolution. University of Central Florida: https://www.ucf.edu/news/ucf-scientists-use-james-webb-space-telescope-to-uncover-clues-about-neptunes-evolution/
Spectroscopy of the binary TNO Mors–Somnus with the JWST and its relationship to the cold classical and plutino subpopulations observed in the DiSCo-TNO project. Astronomy & Astrophysics: https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2024/01/aa48222-23/aa48222-23.html
