Los asteroides son los escombros resultantes de la formación planetaria en el Sistema Solar, por lo que su estudio nos ayuda a entender las condiciones reinantes en las primeras etapas de formación de nuestro sistema planetario. De entre ellos, los primitivos son aquellos con espectros similares a los de los meteoritos condritas carbonáceas, ricos en compuestos de carbono y orgánicos, y silicatos alterados por la presencia de agua líquida (filosilicatos). Los asteroides primitivos están bien caracterizados en diversas regiones del espectro, mostrando su
absorción más diagnóstica en la región de las 3 m. Sin embargo existe una escasez de información sobre la región del ultravioleta (UV) cercano (entre 0.35 y 0.5m) debido entre otras cosas a la baja sensibilidad de los detectores CCD y a la absorción de la atmósfera terrestre en estas longitudes de onda. A pesar de
todo esto, el UV cercano ha sido propuesto como una región con muchas posibilidades
de proporcionar información composicional, principalmente a través de estudios de laboratorio de meteoritos carbonáceos, así como de un número limitado de observaciones a través de telescopios espaciales.
Así pues, el objetivo de esta tesis doctoral es explorar el potencial del UV cercano como herramienta de caracterización de material primitivo en el Sistema Solar. Para ello hemos usado datos espectroscópicos y espectro-fotométricos desde telescopios terrestres, y telescopios y sondas espaciales que proporcionan
información en este rango de longitud de onda, resultando un estudio sistemático de esta región en distintos ambientes y escalas en el Sistema Solar.
Esta tesis es un compendio de cuatro artículos y un capítulo no publicado en los que hemos explorado el material primitivo a distintas escalas. En primer lugar hemos inspeccionado imágenes de la superficie del planeta enano Ceres tomadas por la sonda Dawn de NASA. El equipo perteneciente a esta misión nos facilitó los datos sobre pendientes espectrales en toda su superficie, incluyendo la región del UV cercano. Esto nos permitió hacer un estudio extensivo de su superficie llegando a la conclusión de que las variaciones espectrales en el visible estaban correlacionadas con la edad de la superficie, mientras que la dispersión en los datos no nos permitió confirmar una correlación similar para el UV cercano.
Tras este primer contacto con material primitivo, realizamos un estudio espectroscópico de dos familias colisionales de asteroides, también primitivos. Estas son: el complejo Polana-Eulalia y la familia Themis. Para ello obtuvimos espectros hasta 0.35 m utilizando telescopios localizados en el Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma, España) y revisamos datos ya publicados. En este estudio también detectamos un efecto sistemático debido al uso de cinco estrellas de tipo análogo solar, usadas habitualmente para obtener espectros de reflexión de asteroides en el rango visible e infrarrojo cercano (0.5 2.5 m). Encontramos que estas estrellas introducen una pendiente artificial en el UV cercano al ser comparadas con Hyades64, una de las estrellas mejor estudiada y considerada la mejor análoga solar en estas longitudes de onda y proponemos un método para corregir esta pendiente. De esta investigación concluimos, entre otras cosas, que no hay diferencias apreciables en la absorción del UV entre los miembros de Polana y los de Eulalia. Además, están en buen acuerdo con la
absorción en los asteroides primitivos Ryugu y Bennu, cuyo origen más probable es el complejo Polana-Eulalia, que fueron visitados por las sondas Hayabusa2 (JAXA) y OSIRIS-REx (NASA), y de cuya superficie se trajo material para su análisis.
En Junio de 2022, se hizo público el catálogo Gaia DR3 con 60,000 asteroides observados en el UV cercano. Esto nos ofreció una gran oportunidad para inspeccionar esta región sobre una gran cantidad de asteroides. Concienciados del mal funcionamiento de algunas análogas solares en el UV cercano, decidimos revisar la muestra de estrellas utilizadas en el catálogo de Gaia para generar los espectros de los asteroides, descubriendo que estaban afectando a la pendiente espectral por debajo de 0.5 m. Tras cuantificar y corregir este efecto pudimos explorar el catálogo, encontrando resultados nuevos para la comunidad: (i) una correlación entre la absorción en el UV y la única absorción que podemos encontrar en el visible para asteroides primitivos, una banda débil a 0.7 m, relacionada con minerales hidratados ricos en hierro; (ii) dos grupos de asteroides diferenciados por la longitud de onda donde comienza la absorción en el UV; (iii) haciendo uso del UV cercano en algoritmos de reducción dimensional encontramos una separación entre los asteroides primitivos con banda en 0.7 m y aquellos que no muestran dicha banda. Por otro lado, hemos confirmado resultados de trabajos anteriores como: (i) los parámetros que caracterizan las bandas de 0.7 m (centro y profundidad); (ii) las bimodalidades en pendiente espectral para las poblaciones dinámicas de asteroides fuera del cinturón principal.
Finalmente estudiamos la superficie de Japeto, un satélite regular de Saturno cuya bimodalidad en albedo ha causado controversia desde hace décadas. Es la mayor del Sistema Solar, con un hemisferio de material oscuro y otro cubierto de hielo. Usando imágenes de alta resolución espacial de la sonda Cassini, encontramos dos poblaciones de material primitivo en su superficie, diferenciadas por la absorción en el UV cercano. En este trabajo proponemos dos orígenes distintos para estas poblaciones. Una de ellas parece pertenecer a la litosfera de Japeto, mientras que la otra tiene un origen exógeno (probablemente material del anillo de Phoebe). Además la población exógena muestra una correlación entre la absorción en el UV y la banda de absorción en 3 m. Esta última contiene mucha información relacionada con la presencia de minerales hidratados y compuestos orgánicos.
Los resultados de esta tesis constituyen las primeras evidencias observacionales de la capacidad del UV cercano como herramienta de caracterización de los materiales primitivos, remarcando el papel crucial que toma la absorción en el UV para la identificación de dicho material en el Sistema Solar. Nuestros resultados serán especialmente relevantes para las próximas liberaciones de datos de Gaia, para la interpretación de las primeras observaciones de asteroides primitivos a 3 m con el JWST, y para remarcar la importancia de
observar el UV en futuros estudios de materiales primitivos.