Una nueva investigación revela que el dúo del cinturón de Kuiper podría ser un trío

Fuente: Keck Observatory

Un equipo de investigadores que utiliza datos del Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Isla Hawaiʻi y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA han descubierto lo que probablemente sea un trío estable de rocas espaciales heladas en el Cinturón de Kuiper del sistema solar.

Si se confirma que es el segundo sistema de tres cuerpos de este tipo encontrado en la región, el sistema 148780 Altjira sugiere que podría haber tríos similares esperando ser descubiertos, lo que apoyaría una teoría particular de la historia de nuestro sistema solar y la formación de los objetos del Cinturón de Kuiper (KBO).

El estudio, dirigido por la Universidad Brigham Young, se publica en la edición de hoy de la revista The Planetary Science Journal.

“El universo está lleno de una variedad de sistemas de tres cuerpos, incluidas las estrellas más cercanas a la Tierra, el sistema estelar Alfa Centauri, y estamos descubriendo que el Cinturón de Kuiper puede no ser una excepción”, dijo la autora principal del estudio, Maia Nelsen, licenciada en física y astronomía de la Universidad Brigham Young en Provo, Utah.

Conocidos desde 1992, los KBO son restos helados primitivos del sistema solar primitivo que se encuentran más allá de la órbita de Neptuno. Hasta la fecha, se han catalogado más de 3.000 KBO y los científicos estiman que podría haber varios cientos de miles más que midan más de 10 millas de diámetro. El KBO más grande es el planeta enano Plutón.

El equipo utilizó una serie de datos de la cámara infrarroja de campo estrecho NIRC2 del Observatorio Keck entre 2006 y 2020 para modelar Altjira en diferentes configuraciones.

“Este descubrimiento es fascinante desde el punto de vista científico porque no sabemos cómo distinguir entre los diferentes modelos de cómo se formó esta parte del sistema solar, y la existencia de sistemas triples ayuda a descartar un modelo”, dijo John O’Meara, científico jefe y subdirector del Observatorio Keck. “Con AO, podemos tener una mirada tan aguda sobre el cielo como un telescopio espacial, complementando las fortalezas del Hubble”.

El hallazgo del Hubble es un apoyo crucial para una teoría de formación de KBO, en la que tres pequeños cuerpos rocosos no serían el resultado de la colisión en un Cinturón de Kuiper concurrido, sino que se formarían como un trío directamente a partir del colapso gravitacional de la materia en el disco de material que rodea al Sol recién formado, hace unos 4.500 millones de años. Es bien sabido que las estrellas se forman por colapso gravitacional de gas, comúnmente como pares o tríos, pero esa idea de que los objetos cósmicos como los del Cinturón de Kuiper se forman de manera similar aún está bajo investigación.

El sistema Altjira se encuentra en los confines del sistema solar, a 3.700 millones de millas de distancia, o 44 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Las imágenes del Hubble muestran dos KBO ubicados a aproximadamente 4.700 millas (7.600 kilómetros) de distancia. Sin embargo, los investigadores dicen que las observaciones repetidas del movimiento coorbital único de los objetos indican que el objeto interior es en realidad dos cuerpos que están tan cerca uno del otro que no se pueden distinguir a una distancia tan grande.

«Con objetos tan pequeños y tan lejanos, la separación entre los dos miembros internos del sistema es una fracción de un píxel en la cámara del Hubble, por lo que hay que utilizar métodos sin imágenes para descubrir que es un triple», dijo Nelsen.

Ahí es donde entran en juego las capacidades únicas del Observatorio Keck. «El Observatorio Keck es el único telescopio terrestre que pudo realizar observaciones de Altjira con la suficiente calidad para nuestro estudio. “Todas nuestras demás observaciones fueron del HST, pero esas por sí solas no fueron suficientes como base de observación para nuestros modelos”, dijo Nelsen. “Los puntos adicionales del Observatorio Keck permitieron obtener un resultado mejor y más sólido estadísticamente, lo que dio más credibilidad a la fortaleza de la triple orientación jerárquica de Altjira”.

“En este caso, su espejo de 10 metros, junto con su sistema de óptica adaptativa de estrella guía láser, proporcionó pequeñas escalas en el cielo, que es lo que se necesita para hacer este tipo de trabajo”, agregó O’Meara.

Para realizar esta investigación, los científicos recopilaron una base de datos de observación de 17 años del Observatorio Keck y el Hubble, observando la órbita del objeto exterior del sistema Altjira.

“Con el tiempo, vimos que la orientación de la órbita del objeto exterior cambiaba, lo que indicaba que el objeto interior era muy alargado o, en realidad, dos objetos separados”, dijo Darin Ragozzine, también de la Universidad Brigham Young, coautor del estudio de Altjira.

Actualmente, hay unos 40 objetos binarios identificados en el Cinturón de Kuiper. Ahora, con dos de estos sistemas probablemente triples, los investigadores dicen que es más probable que no estén viendo un bicho raro, sino una población de sistemas de tres cuerpos, formados por las mismas circunstancias. Sin embargo, acumular esa evidencia lleva tiempo y repetidas observaciones.

Los únicos objetos del Cinturón de Kuiper que se han explorado en detalle son Plutón y el objeto más pequeño Arrokoth, que la misión New Horizons de la NASA visitó en 2015 y 2019, respectivamente. New Horizons mostró que Arrokoth es un binario de contacto, lo que para los KBO significa que dos objetos que se han acercado cada vez más entre sí ahora se tocan y/o se han fusionado, lo que a menudo da como resultado una forma de cacahuete. Ragozzine describe a Altjira como un «primo» de Arrokoth, un miembro del mismo grupo de objetos del Cinturón de Kuiper. Sin embargo, estiman que Altjira es 10 veces más grande que Arrokoth, con 124 millas (200 kilómetros) de ancho.

Si bien no hay ninguna misión planeada para volar por Altjira para obtener detalles de nivel Arrokoth, Nelsen dijo que hay una próxima oportunidad diferente para un estudio más profundo del intrigante sistema.

«Altjira ha entrado en una temporada de eclipses, donde el cuerpo exterior pasa frente al cuerpo central. “Esto durará los próximos diez años, lo que les dará a los científicos una gran oportunidad de aprender más sobre ello”, dijo Nelsen. El telescopio espacial James Webb de la NASA también se une al estudio de Altjira, ya que verificará si los componentes se ven iguales en sus próximas observaciones del Ciclo 3.

Acerca de NIRC2

La cámara de infrarrojo cercano de segunda generación (NIRC2) funciona en combinación con el sistema de óptica adaptativa Keck II para obtener imágenes muy nítidas en longitudes de onda del infrarrojo cercano, logrando resoluciones espaciales comparables o mejores que las logradas por el telescopio espacial Hubble en longitudes de onda ópticas. NIRC2 es probablemente más conocido por ayudar a proporcionar pruebas definitivas de un agujero negro masivo central en el centro de nuestra galaxia. Los astrónomos también utilizan NIRC2 para mapear las características de la superficie de los cuerpos del sistema solar, detectar planetas que orbitan alrededor de otras estrellas y estudiar la morfología detallada de galaxias distantes.