Científicos revelan emisión inesperada de gases en un objeto que atraviesa el sistema solar exterior.

Concepto artístico de la actividad de emisión de gases del centauro 29P/Schwassmann-Wachmann 1 visto de perfil. Observaciones anteriores en longitudes de onda de radio señalaron un chorro compuesto de gas monóxido de carbono (CO) orientado hacia la Tierra, representado a la izquierda desde este ángulo. Crédito: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI).

Inspirada en las criaturas mitad humano, mitad caballo de la mitología griega, la astronomía también tiene sus propios «centauros»: objetos distantes que orbitan el Sol entre Júpiter y Neptuno. El telescopio espacial James Webb ha mapeado los gases emitidos por uno de estos cuerpos, revelando una composición variada y proporcionando nuevas pistas sobre la formación y evolución del sistema solar.

Los centauros son antiguos objetos transneptunianos que han sido desviados dentro de la órbita de Neptuno debido a influencias gravitacionales sutiles de los planetas en los últimos millones de años, y que eventualmente podrían convertirse en cometas de período corto. Se consideran «híbridos» porque están en una etapa transicional de su evolución orbital —comparten características tanto con los objetos transneptunianos del frío cinturón de Kuiper como con los cometas de período corto, que han sido alterados significativamente por sus repetidas aproximaciones al Sol—.

Debido a su naturaleza transicional, estos cuerpos helados han sido objeto de numerosos estudios, ya que los científicos buscan comprender su composición, las causas de su actividad de emisión de gases —la pérdida de hielos que se encuentran bajo su superficie— y cómo actúan como un vínculo entre los cuerpos helados primordiales del sistema solar exterior y los cometas evolucionados.

Recientemente, un equipo de científicos utilizó el instrumento NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) del Webb para obtener datos sobre el centauro 29P/Schwassmann-Wachmann 1 (abreviado como 29P), conocido por sus intensas y cuasi-periódicas erupciones que ocurren cada seis a ocho semanas, convirtiéndolo en uno de los objetos más activos del sistema solar exterior. El equipo descubrió un nuevo chorro de monóxido de carbono (CO) y otros chorros de dióxido de carbono (CO₂) previamente no detectados, lo que aporta nuevas pistas sobre la naturaleza del núcleo de este centauro.

«Los centauros pueden considerarse como restos de la formación de nuestro sistema planetario. Debido a que se conservan a temperaturas extremadamente bajas, preservan información sobre los compuestos volátiles de las primeras etapas del sistema solar», explicó Sara Faggi, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y autora principal del estudio publicado en Nature.

«El Webb realmente abrió la puerta a un nivel de resolución y sensibilidad que nos impresionó. Cuando vimos los datos por primera vez, nos emocionamos. Nunca habíamos observado algo así», añadió.

El Webb y los chorros de gas

Las órbitas distantes de los centauros y su consiguiente debilidad en brillo han dificultado su observación detallada en el pasado. Datos de observaciones anteriores en longitudes de onda de radio del Centauro 29P mostraban un chorro de CO orientado hacia el Sol (y la Tierra). El Webb detectó este chorro de frente y, gracias a su gran espejo y capacidad infrarroja, también buscó otros compuestos, como agua (H₂O) y CO₂. Sin embargo, no detectó indicio claro de vapor de agua en la atmósfera del 29P, lo que podría deberse a las temperaturas extremadamente frías en este cuerpo.

Las imágenes y los datos espectrales únicos del telescopio revelaron, además, características nunca antes observadas: dos chorros de CO₂ emanando en direcciones norte y sur, y otro chorro de CO apuntando hacia el norte.

Morfologías de los chorros de emisión de CO y CO₂. Crédito: S. Faggi et al.

Con base en los datos obtenidos por el Webb, el equipo creó un modelo 3D de los chorros para entender su orientación y origen. A través de sus esfuerzos de modelado, descubrieron que estos provenían de diferentes regiones en el núcleo del centauro —aunque el núcleo en sí no puede ser resuelto por el telescopio—. Los ángulos de los chorros sugieren la posibilidad de que el núcleo sea una mezcla de objetos distintos con composiciones diferentes; no obstante, otros escenarios aún no pueden descartarse.

«El hecho de que 29P tenga diferencias tan dramáticas en la abundancia de CO y CO₂ a lo largo de su superficie sugiere que podría estar compuesto por varias piezas», comentó Geronimo Villanueva, coautor del estudio en el Centro Goddard de la NASA. «Tal vez dos cuerpos se fusionaron para formar este centauro, que sería una mezcla de objetos con diferentes trayectorias de formación. Esto desafía nuestras ideas sobre cómo se crean y almacenan los objetos primordiales en el cinturón de Kuiper».

Preguntas aún sin contestar

Las razones detrás de los estallidos de brillo del centauro 29P y los mecanismos que impulsan su actividad de emisión a través de los chorros de CO y CO₂ siguen siendo áreas de gran interés que requieren más investigación.

En el caso de los cometas, los científicos saben que sus chorros suelen ser impulsados por la emisión de vapor de agua. No obstante, debido a la ubicación de los centauros, estos son demasiado fríos para que el hielo de agua se sublime, lo que indica que la naturaleza de su actividad es diferente a la de los cometas.

«Sólo tuvimos tiempo para observar este objeto una vez, como una captura en el tiempo», dijo Adam McKay, coautor del estudio en la Universidad Estatal de los Apalaches en Boone, Carolina del Norte. «Me gustaría volver a observar el centauro 29P durante un período de tiempo más largo. ¿Los chorros siempre tienen esa orientación? ¿Existe quizás otro chorro de monóxido de carbono que se active en un punto diferente del periodo de rotación? Observar estos chorros a lo largo del tiempo nos daría mejores conocimientos sobre qué impulsa estos estallidos».

El equipo espera que, al aumentar su comprensión del 29P, puedan aplicar las mismas técnicas a otros centauros. Al mejorar el conocimiento de la comunidad astronómica sobre estos cuerpos, también se avanza en la comprensión de la formación y evolución de nuestro sistema solar.

Fuente: Webb. Edición: MP.

El telescopio James Webb detecta un extraño objeto que expulsa chorros de gas