Cubos de hielo en el espacio

Determinaron la composición y la órbita de dos lunas en los límites del sistema solar

Sería necesario un vaso realmente alto para contener dos objetos espaciales que los investigadores han identificado como “cubos de hielo” en los límites de nuestro sistema solar. El mayor de estos cuerpos tiene aproximadamente el tamaño del estado de Ohio, mientras que el menor es aproximadamente el doble del de Rhode Island. Ambos objetos son lunas del planeta enano Haumea. El trío, descubierto a fines de 2004 y en 2005, se encuentra ubicado en el Cinturón de Kuiper, un reservorio de objetos que se encuentra más allá de la órbita de Neptuno, y cuyo integrante más famoso es Plutón.

Este diagrama muestra el movimiento de la luna exterior Hi’iaka y de la interior, Namaka, orbitando al planeta enano Haumea (punto azul, en el centro). Los movimientos se muestran desde el año 2005 (en rojo) hasta el año 2008 (púrpura). © D. Ragozzine

Los espectros obtenidos anteriormente de la mayor y más lejana de las dos lunas, llamada Hi’iaka, indicaban que su superficie, a diferencia de la de la mayoría de los objetos del Cinturón, estaba compuesta de hielo de agua cristalino en estado casi puro. Los nuevos espectros no solamente confirman la composición de Hi’iaka, sino que también muestran, por primera vez, que la superficie de la luna más pequeña, Namaka, tiene la misma composición.

Como ambas lunas son demasiado pequeñas como para haber sufrido calentamientos y enfriamientos que hubieran hecho que los elementos más pesados se hundieran hasta el centro, muy probablemente las superficies heladas son una fiel representación del interior de las lunas.

“Estas cosas serían, esencialmente, cubos de hielo”, dice Michael Brown del Instituto de Tecnología de California (Caltech), en Pasadena, uno de los co-descubridores de Haumea y sus lunas. Brown, junto a su colega de Caltech, Wesley Fraser, describe las nuevas observaciones en el número del 10 de abril de 2009 de Astrophysical Journal Letters.

Estos helados descubrimientos no son simplemente una curiosidad cósmica. Haumea, cuya rápida rotación, según se cree, ha modificado su forma para convertirla en una especie de balón de rugby, está recubierta de hielo de agua (en contraste, el interior de este planeta está compuesto por un material mucho más denso). La similitud entre la superficie de Haumea y de sus lunas sugiere fuertemente que estos satélites no eran residentes del Cinturón que hubieran sido capturados por Haumea, sino que fueron arrancados de la superficie del planeta enano como resultado de algún evento cataclísmico.

De hecho, Haumea es el único objeto del Cinturón de Kuiper que se conozca con una familia colisional: trozos creados cuando un gran impactor, quizás de unos 500 kilómetros de diámetro, chocó contra el planeta enano en un pasado distante.

En la mitología hawaiana, Hi’iaka y Namaka son ambas hijas de Haumea, la diosa de la fertilidad, y los nuevos hallazgos proporcionan evidencia fresca de que estas lunas son realmente hijas del planeta enano, dice Brown.

“Según lo que se puede ver, parecería que la familia colisional de Haumea y sus lunas son el producto de algún evento extraordinario” en los principios de la historia del sistema solar, comenta Daniel Fabrycky del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts.

En un estudio separado, Brown y su colega de Caltech Darin Ragozzine utilizaron al telescopio espacial Hubble y al observatorio Keck en la cima del monte Mauna Kea en Hawai para rastrear los movimientos de las dos lunas, en relación con Haumea. Esta observación detallada de las órbitas de ambos satélites revela que, vistas desde la Tierra, Namaka y Haumea comenzaron a transitar, es decir, a pasar una frente a la otra, hace dos años.

A lo largo de los próximos años, Namaka cruzará por diferentes secciones de Haumea. La duración de cada pasaje y la disminución de la luz de Haumea revelarán la forma exacta y el tamaño de ambos cuerpos, dice Ragozzine.

Un acontecimiento particularmente raro e intrigante ocurrirá el próximo 2 de julio, cuando Namaka pase por frente a Hi’iaka, agrega Ragozzine. Las observaciones de este pasaje podrían proporcionar un verdadero tesoro de información sobre ambas lunas.

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Artículo original: “Ice cubes in space”
Por Ron Cowen
Fecha: marzo 27, 2009
Enlace con el artículo original: aquí
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Así es la atmósfera inferior de Plutón

Comunicado de Prensa ESO PR 08/09.

Utilizando el Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO, los astrónomos han logrado obtener nuevos y valiosos conocimientos sobre la atmósfera del planeta enano Plutón.

Inesperadamente, los científicos encontraron grandes cantidades de metano en la atmósfera, y también descubrieron que la atmósfera es más caliente que la superficie en aproximadamente 40º, aunque todavía llega apenas a los 180ºC. Estas propiedades de la atmósfera plutoniana pueden deberse a la presencia de zonas de metano puro, o a una capa rica en metano que cubre toda la superficie del planeta enano.

ESO PR Photo 08a/09 – Plutón (impresión artística) Esta concepción artística nos muestra cómo podría lucir la superficie de Plutón, según uno de los modelos desarrollados por los astrónomos, que muestra zonas de metano puro sobre la superficie. A la distancia en que se encuentra Plutón, el Sol se ve mil veces menos luminoso que desde la Tierra. © ESO

“Con tantas cantidades de metano en la atmósfera, resulta clara la razón por la cual la atmósfera de Plutón es tan cálida”, dice Emmanuel Lellouch, autor principal del artículo que informa sobre los resultados.

Plutón, que tiene aproximadamente un quinto del tamaño de la Tierra, está compuesto principalmente por hielo y roca. Como está en promedio unas 40 veces más lejos del Sol que nuestro planeta, es un mundo muy frío, con una temperatura superficial de unos 220ºC.

Desde la década de 1980 se sabe que Plutón también posee una atmósfera tenue ([1]), que consiste en un delgado envoltorio de nitrógeno principalmente, con trazas de metano y tal vez de monóxido de carbono. A medida que Plutón se aleja del Sol, durante su órbita de 248 años, su atmósfera se congela gradualmente y cae al suelo. En los períodos en que está más cerca del Sol, como ahora, la temperatura de la superficie sólida de Plutón aumenta, haciendo que el hielo se sublime en gas.

Hasta hace poco, solamente se podía estudiar la región superior de la atmósfera de Plutón. Observando las ocultaciones estelares (ver, en inglés, ESO 21/02), un fenómeno que ocurre cuando un cuerpo del sistema solar bloquea la luz de una estrella de fondo, los astrónomos pudieron demostrar que la atmósfera superior de Plutón era unos 50ºC más cálida que la superficie, es decir, que se encontraba a -170ºC.

Estas observaciones no podían arrojar luz alguna sobre la temperatura y la presión de la atmósfera cerca de la superficie de Plutón. Pero nuevas y únicas observaciones realizadas con el Espectrógrafo Criogénico Infrarrojo de Escalera (CRIRES = CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph), adosado al Telescopio Muy Grande de ESO, ha revelado que la atmósfera como un todo, y no solamente la atmósfera superior, tiene una temperatura media de 180ºC, y está por lo tanto “mucho más caliente” que la superficie.

En contraste con la atmósfera de la Tierra ([2]), la mayor parte, si no en su totalidad, de la atmósfera de Plutón está pasando por una inversión de temperatura: la temperatura es más alta cuanto más alto se observe en la atmósfera. El cambio de unos 3 a 15 grados por kilómetro. En la Tierra, bajo condiciones normales, la temperatura decrece con la altitud a razón de unos 6 grados por kilómetro.

“Resulta fascinante pensar que con CRIRES pudimos medir con precisión trazas de gas en una atmósfera 100 000 veces más delgada que la de la Tierra, en un objeto que es cinco veces menor que nuestro planeta y que se encuentra localizado en los límites del sistema solar”, dice el co-autor Hans-Ulrich Käufl. “La combinación de CRIRES con el VLT es casi como tener un satélite avanzado de investigación en órbita alrededor de Plutón”.

La razón por la cual la superficie de Plutón es tan fría está relacionada con la existencia de la atmósfera del planeta enano, y se debe a la sublimación del hielo superficial; en forma muy parecida a la forma en que la transpiración enfría el cuerpo al evaporarse sobre la superficie de la piel, esta sublimación ejerce un efecto enfriador sobre la superficie de Plutón. En este aspecto, Plutón comparte algunas propiedades con los cometas, cuyas comas y colas surgen del hielo sublimado a medida que se aproximan al Sol.

Las observaciones CRIRES indican también que el metano es el segundo gas más común en la atmósfera de Plutón, representando un medio por ciento de las moléculas. “Pudimos demostrar que estas cantidades de metano juegan un papel crucial en los procesos de calentamiento de la atmósfera y pueden explicar la elevada temperatura atmosférica”, dice Lellouch.

Dos modelos diferentes pueden explicar las propiedades de la atmósfera de Plutón. En el primero, los astrónomos asumen que la superficie del planeta enano está cubierta por una fina capa de metano, que inhibe la sublimación de la escarcha de nitrógeno. El segundo escenario invoca la existencia de zonas de metano puro sobre la superficie.

“La discriminación entre las dos requerirá más estudios de Plutón mientras se aleja del Sol”, dice Lellouch. “Y, por supuesto, la sonda espacial New Horizons de la NASA nos proporcionará también más claves, cuando llegue al planeta enano en 2015”.

NOTAS

[1]La presión atmosférica de Plutón es apenas una cienmilésima de la de la Tierra, o sea unos 0,015 milibares.

[2]Normalmente, el aire cercano a la superficie de la Tierra es más cálido que el aire que se encuentra por arriba, principalmente porque la atmósfera se calienta desde abajo a medida que la radiación solar calienta la superficie terrestre que, a su vez, calienta la capa atmosférica que se encuentra inmediatamente por encima. Bajo ciertas condicifones, esta situación se invierte, de modo que el aire cercano a la superficie es más frío. Los meteorólogos la llaman una capa de inversión, y puede hacer que el smog se acumule.

MAS INFORMACIÓN:

E. Lellouch et al. 2009, A&A, en prensa, Pluto’s lower atmosphere structure an methane abundance from high-resolution spectroscopy and stellar occultations..

El equipo está integrado por E. Lellouch, B. Sicardy, y C. de Bergh (Observatoire de Paris, Francia), H.-U. Käufl (ESO), S. Kassi y A. Campargue (Université Joseph Fourier, Francia).

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Últimos comunicados de prensa de ESO publicados en este blog:

- ESO PR 07/09: En el ojo de la Hélice
- ESO PR 06/09: Un telescopio virtual de 100 mt de diámetro.
- ESO PR 05/09: Fuertes vientos sobre La Quilla.
- ESO PR 04/09: Nueva técnica para el estudio de asteroides.
- ESO PR 03/09: El corazón de Centaurus A.

VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Press Release 08/09.
Título: “The lower atmosphere of Pluto revealed”
Fecha: Marzo 02, 2009
Enlace con el artículo original: aquí
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