Inspirado por las criaturas mitad humanas, mitad caballos que forman parte de la mitología griega antigua, el campo de la astronomía tiene su propio tipo de centauros: objetos distantes que orbitan alrededor del Sol entre Júpiter y Neptuno. El telescopio espacial James Webb de la NASA ha cartografiado los gases que arroja uno de estos objetos, lo que sugiere una composición variada y proporciona nuevos conocimientos sobre la formación y evolución del sistema solar.

Los centauros son antiguos objetos transneptunianos que se han movido dentro de la órbita de Neptuno por sutiles influencias gravitacionales de los planetas en los últimos millones de años y que eventualmente pueden convertirse en cometas de período corto. Son “híbridos” en el sentido de que se encuentran en una etapa de transición de su evolución orbital: muchos comparten características tanto con objetos transneptunianos (del frío reservorio del Cinturón de Kuiper) como con cometas de período corto, que son objetos muy alterados por repetidos pasajes cercanos alrededor del Sol.

Dado que estos pequeños cuerpos helados se encuentran en una fase de transición orbital, han sido objeto de diversos estudios a medida que los científicos buscan comprender su composición, las razones detrás de su actividad de desgasificación (la pérdida de sus hielos que se encuentran debajo de la superficie) y cómo sirven como un vínculo entre los cuerpos helados primigenios en el sistema solar exterior y los cometas evolucionados.

Un equipo de científicos utilizó recientemente el instrumento NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) de Webb para obtener datos sobre Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1 (29P para abreviar), un objeto que es conocido por sus estallidos altamente activos y cuasi periódicos. Su intensidad varía cada seis u ocho semanas, lo que lo convierte en uno de los objetos más activos del sistema solar exterior. Descubrieron un nuevo chorro de monóxido de carbono (CO) y chorros de gas de dióxido de carbono (CO2) nunca antes vistos, que dan nuevas pistas sobre la naturaleza del núcleo del centauro.

"Los centauros pueden considerarse como algunos de los restos de la formación de nuestro sistema planetario. Debido a que se almacenan a temperaturas muy frías, preservan información sobre los volátiles en las primeras etapas del sistema solar", dijo Sara Faggi del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad Americana en Washington, DC, autora principal del estudio. "Webb realmente abrió la puerta a una resolución y sensibilidad que nos impresionó; cuando vimos los datos por primera vez, nos emocionamos. Nunca habíamos visto nada como esto".
 

Webb y los Chorros

Las órbitas distantes de los centauros y la consiguiente debilidad han inhibido las observaciones detalladas en el pasado. Los datos de observaciones anteriores en longitudes de onda de radio de Centaur 29P mostraron un chorro que apuntaba en general hacia el Sol (y la Tierra) compuesto de CO. Webb detectó este chorro de frente y, gracias a su gran espejo y capacidades infrarrojas, también buscó con sensibilidad muchos otros productos químicos, incluido el agua (H2O) y el CO2. Este último es una de las principales formas en las que se almacena el carbono en todo el sistema solar. No se detectó ninguna indicación de vapor de agua en la atmósfera de 29P, lo que podría estar relacionado con las temperaturas extremadamente frías presentes en este cuerpo.

Las imágenes y los datos espectrales únicos del telescopio revelaron características nunca antes vistas: dos chorros de CO2 que emanaban en direcciones norte y sur, y otro chorro de CO que apuntaba hacia el norte. Esta fue la primera detección definitiva de CO2 en Centaur 29P.

Basándose en los datos recopilados por Webb, el equipo creó un modelo 3D de los chorros para comprender su orientación y origen. A través de sus esfuerzos de modelado, descubrieron que los chorros se emitían desde diferentes regiones del núcleo del centauro, aunque el núcleo en sí no puede ser resuelto por Webb. Los ángulos de los chorros sugieren la posibilidad de que el núcleo pueda ser un agregado de objetos distintos con composiciones diferentes; sin embargo, aún no se pueden excluir otros escenarios.

“El hecho de que Centaur 29P tenga diferencias tan dramáticas en la abundancia de CO y CO2 en toda su superficie sugiere que 29P puede estar hecho de varias piezas”, dijo Geronimo Villanueva, coautor del estudio en el Centro Goddard de la NASA. “Tal vez dos piezas se fusionaron y formaron este centauro, que es una mezcla entre cuerpos muy diferentes que experimentaron vías de formación separadas. Esto desafía nuestras ideas sobre cómo se crean y almacenan los objetos primordiales en el Cinturón de Kuiper”.

Preguntas Persistentes Sin Respuesta (por ahora)

Las razones de los estallidos de brillo de Centaur 29P y los mecanismos detrás de su actividad de desgasificación a través de los chorros de CO y CO2 siguen siendo dos áreas de interés importantes que requieren más investigación.

En el caso de los cometas, los científicos saben que sus chorros a menudo son impulsados ​​por la desgasificación de agua. Sin embargo, debido a la ubicación de los centauros, son demasiado fríos para que el hielo de agua se sublime, lo que significa que la naturaleza de su actividad de desgasificación difiere de la de los cometas.

“Solo tuvimos tiempo de observar este objeto una vez, como si fuera una instantánea en el tiempo”, dijo Adam McKay, coautor del estudio en la Appalachian State University en Boone, Carolina del Norte. “Me gustaría volver atrás y observar Centaur 29P durante un período de tiempo mucho más largo. ¿Los chorros siempre tienen esa orientación? ¿Quizás hay otro chorro de monóxido de carbono que se activa en un punto diferente en el período de rotación? Observar estos chorros a lo largo del tiempo nos daría una visión mucho mejor de lo que impulsa estas explosiones”.

El equipo tiene la esperanza de que a medida que aumente su comprensión de Centaur 29P, puedan aplicar las mismas técnicas a otros centauros. Al mejorar el conocimiento colectivo de la comunidad astronómica sobre los centauros, podemos mejorar simultáneamente nuestra comprensión de la formación y evolución de nuestro sistema solar.