Los astrónomos han detectado por primera vez una atmósfera en un pequeño objeto del Cinturón de Kuiper, mucho más allá de la órbita de Plutón. El cuerpo, conocido como (612533) 2002 XV93, tiene apenas 500 kilómetros de diámetro y, según las teorías clásicas, no debería ser capaz de retener una envoltura gaseosa alrededor de su superficie helada. El descubrimiento ha sido publicado en la revista científica Nature Astronomy y obliga a reescribir parte de lo que se sabía sobre los confines del sistema solar.
En el Cinturón de Kuiper, en los límites exteriores de nuestro vecindario cósmico, existen miles de cuerpos rocosos y congelados llamados objetos transneptunianos (TNO en sus siglas en inglés), restos de la formación del sistema solar hace 4.500 millones de años. Plutón, hoy planeta enano, es el mayor de todos ellos y posee una atmósfera tenue. Hasta ahora, los astrónomos asumían que el resto de objetos de menor tamaño eran demasiado fríos y de gravedad demasiado débil para mantener atmósfera alguna.
El descubrimiento se debe a una rara oportunidad de observación. El 10 de enero de 2024, el objeto 2002 XV93 pasó justo por delante de una estrella brillante visto desde Japón, un fenómeno conocido como ocultación estelar. Es una de las pocas ocasiones en las que los astrónomos pueden estudiar con precisión el tamaño, la forma y la composición de un cuerpo distante de pequeño tamaño.
El equipo dirigido por el doctor Ko Arimatsu, profesor asociado del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, desplegó instrumentos en tres puntos distintos del país: los observatorios de Kioto y Kiso (en la prefectura de Nagano), además de un telescopio operado por astrónomos aficionados en Fukushima. Esta combinación de ciencia profesional y ciudadana resultó clave para captar el momento con la precisión necesaria.
«Los datos mostraron un cambio gradual en el brillo de la estrella cerca del borde de la sombra, durante aproximadamente segundo y medio», explica Ko Arimatsu sobre la observación clave.
La pista decisiva para los astrónomos fue ese atenuado paulatino. Cuando un objeto no tiene atmósfera, la estrella desaparece y reaparece de forma brusca y nítida. Pero en este caso, la luz de la estrella se fue desvaneciendo de manera suave a medida que 2002 XV93 se interponía, lo que sugiere que un envoltorio gaseoso estaba desviando los rayos.
Los investigadores han calculado que la atmósfera de 2002 XV93 es entre 5 y 10 millones de veces más delgada que la de la Tierra, pero existe y es medible. El cuerpo, además, es un plutino: gira alrededor del Sol dos veces por cada tres órbitas que completa Neptuno, una resonancia orbital característica de los compañeros de Plutón.
Dos hipótesis sobre su origen para los astrónomos
El equipo de Arimatsu maneja dos posibles explicaciones para la presencia de esta atmósfera inesperada. La primera apunta a la actividad de criovolcanes en la superficie del objeto, que liberarían gases internos como metano, nitrógeno o monóxido de carbono procedentes del subsuelo helado. Si fuese así, la atmósfera se mantendría de forma estable durante mucho tiempo gracias a esa «respiración» geológica.
La segunda hipótesis es más espectacular: un objeto del propio Cinturón de Kuiper, posiblemente un cometa, podría haber impactado contra 2002 XV93, liberando gases desde el subsuelo. En ese escenario, la atmósfera duraría apenas unos cientos de años antes de disiparse en el espacio.
Lo que viene: el James Webb entra en escena
Futuras observaciones para los astrónomos, ya sea mediante nuevas ocultaciones estelares o utilizando el potente telescopio espacial James Webb, ayudarán a confirmar la composición exacta de la atmósfera y su origen. Si los astrónomos detectan una disminución constante de la presión en los próximos años, apuntaría al impacto reciente como causa. El Webb, por su parte, puede captar emisiones específicas de metano o monóxido de carbono y revelar de qué está hecha esa envoltura.
Un Cinturón de Kuiper «vivo»
El doctor Scott S. Sheppard, científico de la Institución Carnegie en Washington que no ha participado en el estudio pero es uno de los principales expertos mundiales en objetos transneptunianos, ha calificado el hallazgo de «fascinante». Sheppard subraya que se pensaba que objetos como 2002 XV93 eran demasiado pequeños para albergar atmósfera, y que este resultado demuestra que no es así.
El equipo de astrónomos de Arimatsu continúa la búsqueda de atmósferas alrededor de otros objetos del Cinturón de Kuiper mediante nuevas observaciones de ocultaciones estelares. Sus hallazgos ayudarán a determinar si 2002 XV93 es una rara excepción a la regla o si otros pequeños cuerpos similares también poseen atmósferas. Lo que ya está claro, según los autores, es que el Cinturón de Kuiper no es la región fría y muerta que se imaginaba durante décadas, sino un lugar activo, dinámico y lleno de elementos básicos para la vida.