Científicos descubren hielos de carbono a las afueras del Sistema Solar
Por: Eddy Duryea, Universidad de la Florida Central.
25 de mayo de 2024
Una impresión artística de un objeto del Cinturón de Kuiper (KBO), ubicado en el borde exterior de nuestro Sistema Solar. Crédito de la imagen: NASA, ESA y G. Bacon (STScI).
Por primera vez se han observado hielos de dióxido y monóxido de carbono en los confines de nuestro Sistema Solar en objetos transneptunianos (TNO). Un equipo de investigación, dirigido por los científicos planetarios Mário Nascimento De Prá y Noemí Pinilla-Alonso del Instituto Espacial de Florida (FSI) de la Universidad de Florida Central (UCF), realizó los hallazgos utilizando las capacidades espectrales infrarrojas del Telescopio Espacial James Webb (JWST) para analizar la composición química de 59 objetos transneptunianos y centauros.
El estudio pionero, publicado esta semana en Nature Astronomy, sugiere que el hielo de dióxido de carbono era abundante en las frías regiones exteriores del disco protoplanetario, el vasto disco giratorio de gas y polvo a partir del cual se formó el Sistema Solar. Se necesita más investigación para comprender los orígenes del hielo de monóxido de carbono, ya que también prevalece en los TNO del estudio. Los investigadores informaron de la detección de dióxido de carbono en 56 TNO y monóxido de carbono en 28 (más seis con detecciones dudosas o marginales), de una muestra de 59 objetos observados con el JWST.
Según el estudio, el dióxido de carbono estaba muy extendido en las superficies de la población transneptuniana, independientemente de la clase dinámica y el tamaño corporal, mientras que el monóxido de carbono se detectó sólo en objetos con una alta abundancia de dióxido de carbono. El trabajo es parte del programa Descubrimiento de las composiciones superficiales de objetos transneptunianos (DiSCo-TNO) dirigido por la UCF, uno de los programas JWST centrado en analizar nuestro Sistema Solar.
"Es la primera vez que observamos esta región del espectro para una gran colección de TNO, por lo que, en cierto sentido, todo lo que vimos fue emocionante y único", dice De Prá, coautor del estudio. "No esperábamos encontrar que el dióxido de carbono fuera tan ubicuo en la región de TNO, y menos aún que el monóxido de carbono estuviera presente en tantos TNO". El descubrimiento de los hielos puede ayudarnos aún más a comprender la formación de nuestro Sistema Solar y cómo pueden haber migrado los objetos celestes, afirma.
La sonda New Horizons observó hielo de monóxido de carbono en Plutón, pero no fue hasta el JWST que hubo un observatorio lo suficientemente potente como para localizar y detectar rastros de hielo de monóxido de carbono o hielo de dióxido de carbono en la población más grande de TNO. El dióxido de carbono se encuentra comúnmente en muchos objetos de nuestro Sistema Solar, por lo que el equipo de DiSCo tenía curiosidad por ver si existía en mayores cantidades más allá de los alcances de Neptuno.
Las posibles razones de la falta de detecciones previas de hielo de dióxido de carbono en TNO incluyen una menor abundancia, dióxido de carbono no volátil que queda enterrado bajo capas de otros hielos menos volátiles y material refractario con el tiempo, conversión en otras moléculas mediante irradiación y simples limitaciones de observación, según el estudio. El descubrimiento de dióxido de carbono y monóxido de carbono en los TNO proporciona cierto contexto y al mismo tiempo plantea muchas preguntas, dice De Prá.
Confirmar la presencia de dióxido de carbono y monóxido de carbono en los TNO abre muchas oportunidades para estudiar más a fondo y cuantificar cómo o por qué está presente, dice Pinilla-Alonso, quien también es coautor del estudio y dirige el programa DiSCo-TNO. Ahora parece claro que cuando el dióxido de carbono es abundante, aparece aislado de otros materiales, pero esto por sí solo no explica la forma de la banda, dice Pinilla-Alonso. Comprender estas bandas de dióxido de carbono es otro misterio, probablemente relacionado con sus propiedades ópticas únicas y cómo reflejan o absorben colores específicos de luz.
Las coautoras del estudio, Elsa Hénault, estudiante de doctorado en el Institut d'Astrophysique Spatiale de la Universidad Paris-Saclay y el Centro Nacional Francés de Investigación Científica, y Rosario Brunetto, supervisora de Hénault; aportaron una perspectiva química y de laboratorio a la interpretación de las observaciones del JWST. Hénault analizó y comparó las bandas de absorción de dióxido de carbono y monóxido de carbono en todos los objetos. Si bien había amplia evidencia del hielo, había una gran diversidad en abundancia y distribución, explica Hénault.
Una de las conclusiones del estudio, es que algunos objetos son pobres en dióxido de carbono mientras que otros son muy ricos en dióxido de carbono y muestran monóxido de carbono. Algunos objetos muestran dióxido de carbono puro mientras que otros lo tienen mezclado con otros compuestos. Vincular las características del dióxido de carbono con parámetros orbitales y físicos le permitió al equipo de investigación señalar que las variaciones de dióxido de carbono probablemente sean representativas de las diferentes regiones de formación y evolución temprana de los objetos.
Aunque las observaciones del programa DiSCo están llegando a su fin, el análisis y la discusión de los resultados todavía tienen un largo camino por recorrer. Los conocimientos fundamentales adquiridos a partir del estudio demostrarán ser un complemento importante para futuras investigaciones en ciencia planetaria y astronomía, afirma De Prá. Ahora los expertos necesitan comprender la relación entre estos hielos con otros compuestos presentes en sus superficies y comprender la interacción entre su escenario de formación, evolución dinámica, retención de volátiles y mecanismos de irradiación a lo largo de la historia del Sistema Solar.
Fuente:
https://phys.org/news/2024-05-scientists-ices-outskirts-solar.html