Detectan atmósfera en un pequeño objeto transneptuniano, más allá de Plutón

Un pequeño objeto helado, situado más allá de Plutón y de la órbita del planeta Neptuno, ha sorprendido a los astrónomos al revelar, durante la ocultación de una estrella, que posee una tenue atmósfera. El hallazgo, logrado gracias a una campaña internacional liderada desde Japón y apoyada por astrónomos aficionados, desafía las teorías actuales sobre cómo los cuerpos pequeños del sistema solar, mucho más pequeños que Plutón, pueden mantener una envoltura gaseosa.

Cómo se ha encontrado

Profundizar en el conocimiento científico de objetos lejanos requiere estrategias muy originales y quizá inesperadas para el gran público.

Por ejemplo, a veces, los astrónomos observamos cómo una estrella o parte de ella “se oculta” brevemente cuando un planeta, un asteroide u otro objeto lejano del sistema solar pasa por delante de ella. Estos fenómenos reciben el nombre de “ocultaciones”, y los estudiamos mediante campañas internacionales de observación que nos permiten detectar detalles. Por ejemplo, si tienen anillos, satélites o incluso atmósferas, como acaba de ocurrir.

Utilizamos esta técnica desde hace unas décadas para aprender más sobre la forma, tamaño y propiedades de algunos de los cuerpos más alejados de nuestro sistema planetario: los objetos transneptunianos (TNO), aquellos que están más allá de la órbita de Neptuno.

Un nuevo Plutón

Hasta ahora, el único TNO con una atmósfera detectada era Plutón, con un tenue envoltorio cuya presión media se sitúa en torno a 10 microbares (μbar). Es decir, 100 000 veces menor que la de la Tierra. En las investigaciones de otros objetos situados más allá de Neptuno, con más de 500 km de diámetro, no se habían encontrado coberturas de gases, pero había podido calcularse un “límite máximo” para una posible atmósfera. Es decir: si existía, debía de ser extremadamente tenue, con presiones entre 1 y unos cientos de nanobares (nbar).

Se habían encontrado otros casos sin explicación. Por ejemplo, en Makemake, objeto transneptuniano catalogado como (136472). Con un diámetro de 1 430 km, es uno de los TNO de mayor tamaño y parece estar a día de hoy emitiendo metano, aunque el origen de ese envoltorio gaseoso de hidrocarburos sigue siendo incierto. ¿Quizás se debe al criovulcanismo? Sobre todo, brinda un buen ejemplo de los misterios que aún esconden cientos de cuerpos helados almacenados en la distante región transneptuniana, aunque no el último.

Un descubrimiento inesperado

En 2002 se descubrió un objeto transneptuniano con una órbita ligeramente excéntrica, que lo sitúa a distancias del Sol variables entre 34 y 44 unidades astronómicas; es decir, unas 40 veces más lejos del Sol que la Tierra, en promedio. Este lejano cuerpo helado, identificado provisionalmente como (612533) 2002 XV93, tiene un diámetro aproximado de 500 km.

La comunidad científica ha seguido a este objeto desde su descubrimiento, y nunca había revelado un comportamiento anómalo. Sin embargo, el 10 de enero de 2024 se realizó desde Japón una campaña para su seguimiento en un momento en el que se iba a producir una ocultación estelar, y los resultados no pudieron ser más sorprendentes: demostró que se encuentra envuelto en una atmósfera fina.

Los astrónomos, liderados por Ko Arimatsu, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, comprobaron que la estrella no se ocultaba repentinamente detrás del TNO, sino que su luz se atenuaba progresivamente, antes de ocultarse tras su silueta. Este efecto es consecuencia de la presencia de atmósfera alrededor del pequeño objeto. Arimatsu y colaboradores han estimado que dicha atmósfera es tenue pero con una presión superficial entre 100–200 nbar, muy por encima de los límites establecidos para TNO más grandes.

Es un hallazgo relevante porque demuestra que un TNO con un tamaño inferior al que se considera técnicamente un cuerpo planetario (en torno a 1 000 km) puede albergar, al menos de manera transitoria, una atmósfera.

El descubrimiento desafía los escenarios estándar de retención de gases volátiles y plantea muchas preguntas sobre la naturaleza de la atmósfera. ¿Cómo es posible que este pequeño objeto la tenga? Tal vez mantiene una actividad criovolcánica continua. O, quizá, podría ser consecuencia de un impacto reciente con otro objeto helado, similar a un cometa, que habría liberado una nube de material volátil que rodea al cuerpo de forma temporal. Sea cual sea el caso, el descubrimiento incrementa el interés en el estudio de esos objetos distantes.

Hilar fino

La técnica de las ocultaciones de estrellas por TNO no es trivial. Primero hay que predecir con gran precisión astrométrica cuándo van a producirse las ocultaciones; después, comprobar si la sombra del objeto sobre la estrella puede observarse desde alguna región del globo terráqueo.

Los astrónomos recurrimos muy a menudo a la colaboración de aficionados, dado que para tener éxito en el seguimiento de estos fenómenos es necesario seguir cada ocultación desde un gran número de observatorios o lugares improvisados para la ocasión, distribuidos lo más homogéneamente posible sobre la superficie terrestre. La clave radica en que puedan trazarse muchas “cuerdas observacionales” que den cuenta si la distancia a ese pequeño astro en concreto enmascara una atmósfera, anillos o, incluso, algún satélite.

Proyección en plano celeste de las detecciones de la ocultación estelar de 2002 XV93 desde tres lugares diferentes. Arimatsu et al., 2026, Author provided (no reuse)

Otro aspecto interesante de este descubrimiento es que se ha realizado gracias a una colaboración profesional-amateur. Con excepción de un telescopio profesional, el resto de las observaciones se han obtenido con telescopios portátiles del tamaño más común entre los aficionados, obviamente dotados con cámaras digitales adecuadas para el seguimiento de estos fenómenos súbitos que requieren una gran precisión temporal.

A pesar de que la ocultación estelar fue positiva sólo desde tres lugares diferentes, ejemplifica el papel fundamental que pueden tener los astrónomos aficionados, particularmente en el campo del estudio de los cuerpos menores del sistema solar.