En los límites de nuestro Sistema Solar, más allá del gigante y helado Neptuno, se encuentran una serie de objetos que se denominan Centauros y objetos transneptunianos (TNOs, en sus siglas en inglés). El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) es uno de los centros internacionales más avanzados en el estudio de este tipo de objetos y co-lidera uno de los estudios clave que revela de qué están compuestos los objetos más helados del Sistema Solar exterior y cómo se producen las transformaciones térmicas en su interior.
En dos estudios recientes publicados en el mismo volumen de Nature Astronomy, espectros obtenidos con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) han arrojado nueva luz sobre la composición y evolución de las poblaciones de pequeños cuerpos en el Sistema Solar exterior.
Estos trabajos están enmarcados en el programa DiSCo (Discovering the Surface Composition of Trans-Neptunian Objects), liderado la doctora Noemí Pinilla Alonso, actualmente Investigadora Distinguida del Instituto de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias y de la Universidad de Oviedo.
Dentro de este entorno, los investigadores del IAC Javier Licandro y Vania Lorenzi han demostrado cómo los objetos transneptunianos (TNOs) y los Centauros actúan como ventanas al pasado del Sistema Solar, preservando pistas sobre su formación y evolución. En estos trabajos se presentan espectros de más de cincuenta TNOs y Centauros observados con el instrumento NIRSpec.
En uno de estos estudios, liderado por Javier Licandro, se estudia la composición de los Centauros. Estos objetos son TNOs escapados desde regiones más allá de Neptuno y que orbitan actualmente entre Júpiter y Neptuno.
Las observaciones realizadas con el JWST han permitido analizar, con un detalle sin precedentes, las transformaciones en la composición superficial de estos objetos, destacando cómo la sublimación de hielos y otros procesos térmicos moldean sus superficies al acercarse al Sol. Este estudio demuestra que los Centauros no solo son un eslabón intermedio entre los TNOs y los cometas, sino que también proporcionan información clave sobre la evolución térmica de los cuerpos helados del Sistema Solar.
“Hemos identificado Centauros que tienen una composición superficial similar a la de dos de los tres tipos de TNOs, unos ricos en agua y silicatos amorfos y otros ricos en metanol y orgánicos complejos (tipo Bowl y tipo Cliff respectivamente), pero que muestran la impronta de una capa de regolito polvoriento entremezclada con el hielo”, afirma Pinilla Alonso.
“Curiosamente, identificamos una nueva clase de superficie, sin precedentes entre los TNOs, que se asemeja a la de los cometas y asteroides activos”, afirma Javier Licandro, y agrega que “la diversidad detectada en las poblaciones de Centauros en términos de presencia de agua, polvo y compuestos orgánicos complejos sugiere orígenes variados en la población transneptuniana y diferentes etapas evolutivas, lo que resalta que los Centauros no son una población homogénea sino más bien un grupo dinámico y transicional de objetos”.
El segundo trabajo, liderado por Noemí Pinilla Alonso, en el que los investigadores del IAC también han contribuido, presenta la primera clasificación sistemática de los TNOs basada en datos espectrales obtenidos por el JWST.
Este análisis revela tres grupos principales de TNOs, definidos por su composición superficial y, en particular, por las proporciones relativas de hielos de agua, dióxido de carbono, metanol y moléculas orgánicas complejas. Estos grupos reflejan las “líneas de retención de hielos” en el disco protoplanetario, zonas donde las condiciones físicas permitieron la acumulación de diferentes tipos de hielos durante las primeras etapas del Sistema Solar.
El trabajo muestra que los TNOs cuyas superficies están cubiertas abundante hielo de agua se formaron en la parte más cercana al Sol, mientras que los que tienen más cantidad de metanol y orgánicos complejos se formaron en la más lejana.
“Por primera vez hemos identificado las moléculas específicas responsables de la notable diversidad observada en los objetos transneptunianos”, afirma Noemí Pinilla Alonso, autora principal del estudio. “Estas moléculas, como el hielo de agua, el dióxido de carbono, el metanol y los compuestos orgánicos complejos, nos proporcionan una conexión directa entre las características espectrales de los TNO y sus composiciones químicas”, añade la investigadora.
Una contribución clave desde el IAC
El IAC ha desempeñado un papel protagonista en el estudio de los Centauros, liderando la investigación de los espectros de 5 Centauros observados en el marco de DiSCo y que muestra cómo estos cuerpos experimentan cambios significativos en su composición superficial debido a procesos térmicos. Estos procesos subliman elementos volátiles como el CO2 y el agua y arrastran granos de polvo que se deposita en la superficie, polvo que se parece mucho al polvo detectado en la superficie de los cometas.
Según Javier Licandro, “los efectos de la evolución térmica que observamos en la composición superficial de los Centauros es clave para establecer la relación entre los TNOs y otras poblaciones como ser los satélites irregulares de los planetas gigantes, sus asteroides troyanos y los cometas".
Además, investigadores del IAC han contribuido activamente en el análisis de la diversidad composicional de los TNOs liderado por Noemí Pinilla, aportando su experiencia en observaciones espectrales y análisis de datos. "Estas investigaciones no solo nos acercan a entender cómo se formó el Sistema Solar, sino que también destacan el valor del JWST como una herramienta única para explorar regiones remotas y frías de nuestro vecindario cósmico", señala Javier Licandro.
Un paso más en la exploración del Sistema Solar
Según Licandro, “ambos trabajos abren nuevas líneas de investigación sobre las conexiones entre los diferentes cuerpos del Sistema Solar exterior, desde los TNOs hasta los Centauros y los cometas, pasando por los objetos Troyanos de Júpiter y los satélites irregulares de los planetas gigantes”. Además, ponen de manifiesto cómo las observaciones del JWST están revolucionando nuestra comprensión de las primeras etapas de formación planetaria, al desvelar procesos que ocurrieron hace más de 4.500 millones de años.
El programa DiSCo, liderado por un equipo internacional, continuará proporcionando datos clave sobre las composiciones superficiales y las trayectorias evolutivas de los cuerpos transneptunianos y otros objetos helados del Sistema Solar exterior.
Contacto IAC
Javier Licandro: jlicandro [at] iac.es (jlicandro[at]iac[dot]es)