Más allá de la órbita de Neptuno, una colección diversa de miles de planetas enanos y otros objetos relativamente pequeños habita en una región llamada el Cinturón de Kuiper. Estas sobras a menudo prístinas de los días de formación de planetas de nuestro sistema solar se llaman objetos del Cinturón de Kuiper, u objetos transneptunianos. El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA examinará una variedad de estos cuerpos helados en una serie de programas llamados Observaciones de tiempo garantizado poco después de su lanzamiento en 2021. El objetivo es aprender más sobre cómo se formó nuestro sistema solar.

"Estos son objetos que están en el cementerio de la formación del sistema solar, "explicó Jonathan Lunine de la Universidad de Cornell, un científico interdisciplinario de Webb que utilizará Webb para estudiar algunos de estos objetivos. "Están en un lugar donde podrían durar miles de millones de años, y no hay muchos lugares así en nuestro sistema solar. Nos encantaría saber cómo son ".

Al estudiar estos cuerpos, Lunine y sus colegas esperan saber qué hielos estaban presentes en el sistema solar temprano. Estos son los mundos más fríos para mostrar actividad geológica y atmosférica, por lo que los científicos también están interesados ​​en compararlos con los planetas.

Los objetos del Cinturón de Kuiper son muy fríos y débiles, sin embargo, brillan en luz infrarroja, que está en longitudes de onda más allá de lo que nuestros ojos humanos pueden ver. Webb está diseñado específicamente para detectar luz infrarroja. Para estudiar estos objetos distantes, Los científicos utilizarán principalmente una técnica llamada espectroscopia, que divide la luz en sus colores individuales para determinar las propiedades de los materiales que interactúan con esa luz.

Una amplia variedad

Los habitantes del Cinturón de Kuiper vienen en varias formas y tamaños. Algunos residen en parejas o en múltiplos, mientras que otros tienen anillos o lunas. Presentan una amplia gama de colores, lo que puede indicar diferentes historias de formación o diferente exposición a la luz solar.

"Algunos parecen ser de color más rojo, otros son más azules. ¿Por qué? ", Dijo Heidi Hammel, un científico interdisciplinario de Webb para las observaciones del sistema solar. También es Vicepresidenta de Ciencias en la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en Washington. D.C. "Con Webb, podremos obtener información sobre la química de la superficie que podría darnos algunas pistas sobre por qué existen estas diferentes poblaciones en el Cinturón de Kuiper ".

Expulsado del club

Entre Júpiter y Neptuno, y cruzando la órbita de uno o más de los planetas gigantes, yace una población diferente de objetos llamados centauros. Estos son pequeños cuerpos del sistema solar que han sido expulsados ​​del Cinturón de Kuiper. Además de observar los objetos actuales del cinturón de Kuiper, estos programas de Webb estudiarán los cuerpos del sistema solar que han sido "expulsados ​​del club". Estos antiguos objetos del Cinturón de Kuiper tienen órbitas que han sido dramáticamente perturbadas, acercándolos significativamente al sol.

"Debido a que cruzan las órbitas de Neptuno, Urano, y Saturno, los centauros son efímeros. Por lo tanto, solo duran unos 10 millones de años, "explicó John Stansberry del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland. Stansberry lidera un equipo diferente que utilizará Webb para estudiar los objetos del cinturón de Kuiper. "En ese punto, tienen una interacción con uno de los planetas principales que es muy fuerte, y son arrojados al sol o arrojados fuera del sistema solar ".

Otro cuerpo que estudiará Webb es la luna Tritón de Neptuno. La más grande de las 13 lunas del gigante de hielo, Triton comparte muchas similitudes con Plutón. "Aunque es la luna de Neptuno, tenemos evidencia que sugiere que es un objeto del cinturón de Kuiper que se acercó demasiado a Neptuno en algún momento de su pasado, y fue capturado en órbita alrededor de Neptuno, "dijo Hammel." Triton fue estudiado por la sonda Voyager 2 en 1989. Los datos de la nave nos proporcionarán una 'verdad terrestre' muy importante para nuestras observaciones Webb de los objetos del Cinturón de Kuiper ".

Una muestra de los objetivos

Aquí hay una pequeña muestra de algunas de las docenas de objetos del Cinturón de Kuiper actuales y anteriores que Webb observará:

• Plutón y Caronte:el planeta enano Plutón y su luna más grande, Caronte son dos de los residentes más conocidos del cinturón de Kuiper. Plutón cuenta con una atmósfera, calina, y temporadas. Tiene actividad geológica en su superficie y puede tener un océano en su interior. Además de Caronte, alberga otras cuatro lunas:Nix, Hidra, Estigio, y Kerberos. Los datos de Webb complementarán las observaciones realizadas por la nave espacial New Horizons de la NASA cuando sobrevoló el sistema Plutón en 2015.
• Eris:Casi del tamaño de Plutón, Eris es el segundo planeta enano más grande conocido del sistema solar. En su punto más lejano, El misterioso Eris está más de 97 veces más lejos del sol que la Tierra. Por su distancia es dificil de observar, pero Webb les dirá a los científicos bastante sobre qué tipos de hielos hay en su superficie.
• Sedna:con su tono rojo intenso, Sedna se encuentra en realidad más allá del cinturón de Kuiper principal. Toma aproximadamente 11, 400 años para completar una órbita, y se estima que el punto más lejano de esa órbita altamente alargada está a 940 veces la distancia de la Tierra al sol.
• Haumea:Este grande, el cuerpo que gira rápidamente tiene forma de huevo, ya los científicos les gustaría saber por qué. Además de las lunas, también parece tener un sistema de anillo. Con Webb, Los científicos esperan aprender más sobre cómo se formaron esos anillos.
• Chariklo:el centauro más grande, Chariklo es también el primer asteroide que tiene un sistema de anillos. Fue el quinto sistema de anillos encontrado en nuestro sistema solar, después de Saturno, Júpiter, Urano y Neptuno. Se cree que los anillos tienen entre dos y cuatro millas de ancho.

Otro programa, llamado Target of Opportunity, observará un objeto del cinturón de Kuiper pasando frente a una estrella, si tal alineación ocurriera durante los primeros dos años de vida de Webb. Llamado ocultación este tipo de observación puede revelar el tamaño de un objeto.

Las pocas naves espaciales que han volado por objetos del Cinturón de Kuiper solo pudieron estudiar estos intrigantes objetos durante un período de tiempo muy corto. Con Webb, Los astrónomos pueden apuntar a más objetos del Cinturón de Kuiper durante un tiempo prolongado. El resultado será una nueva comprensión de la historia más antigua de nuestro sistema solar.

El telescopio espacial James Webb será el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo cuando se lance en 2021. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mira más allá a mundos distantes alrededor de otras estrellas, y sondear las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y Agencia Espacial Canadiense.