Hubble y Webb unen fuerzas para hallar los objetos transneptunianos más tenues hasta la fecha

Por primera vez, un equipo de astrónomos ha apuntado los telescopios espaciales Hubble y James Webb de la NASA hacia la misma franja de cielo para buscar los objetos más pequeños y tenues del sistema solar exterior. El resultado, anunciado el 8 de septiembre de 2026, es un catálogo de 27 objetos transneptunianos (TNO, por sus siglas en inglés) recién descubiertos (restos helados de la construcción del sistema solar), entre ellos cuerpos de apenas unos pocos kilómetros de diámetro y uno tan tenue que el equipo lo compara con ver un enjambre de luciérnagas en la Luna.

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Los dos artículos que sustentan el trabajo, publicados ese mismo día en The Astronomical Journal, describen el sondeo más profundo de su clase y alcanzan una población de planetesimales antiguos que ni siquiera los telescopios terrestres más sensibles pueden ver. Un estudio, dirigido por Marielle Eduardo, de la Universidad de Victoria, mide cuántos objetos existen de cada tamaño; el otro, dirigido por Anastasia Morgan, de la Universidad del Norte de Arizona, mide sus colores y rotaciones. Juntos abordan una pregunta que ha acompañado a la teoría de la formación planetaria durante décadas: ¿cómo eran en realidad los bloques de construcción del sistema solar antes de convertirse en planetas?

La búsqueda de los mundos más pequeños

Los objetos transneptunianos orbitan el Sol más allá de Neptuno, en las regiones frías y oscuras del cinturón de Kuiper y más allá. Son cápsulas del tiempo. Como nunca se fusionaron para formar planetas, sus superficies han conservado la composición del disco de gas, polvo y hielo del que nació el sistema solar hace unos 4.500 millones de años. La mayoría son más de 100 millones de veces más tenues que los objetos visibles a simple vista, y por eso son tan difíciles de encontrar.

El sondeo con el JWST, un programa de James Webb designado Cycle 1 #1568, se diseñó para superar ese límite. El artículo del equipo de Eduardo informa de que la cámara de infrarrojo cercano de Webb, NIRCam, fotografió una franja de 0,05 grados cuadrados en el plano invariable del sistema solar (una zona elegida por su baja densidad de estrellas de fondo) en tres épocas de observación separadas por unos cinco días, entre el 24 de enero y el 4 de febrero de 2023. Después, los astrónomos combinaron una técnica de «desplazamiento y apilado» (shift-and-stack), que suma imágenes a lo largo de la trayectoria probable de un objeto para amplificar señales débiles, con un filtro de aprendizaje automático entrenado para descartar los falsos positivos que ese proceso genera inevitablemente.

La profundidad alcanzada fue inédita. El sondeo llegó a un umbral de detección del 40 % en magnitud 28,8 con el filtro F150W2, equivalente a una magnitud de unos 29,8 en la banda roja que usan los telescopios terrestres. Su detección individual más tenue rozó la magnitud 29,3. El comunicado de la NASA describe el objeto más pequeño encontrado con unos 3 millas (5 kilómetros) de diámetro, unas cinco veces menos de lo que pueden detectar los mejores sondeos desde tierra. Esos diámetros son estimaciones, no mediciones directas: se derivan del brillo bajo un albedo supuesto. La detección más tenue equivale a unos 10 kilómetros con un albedo del 15 %, de modo que las cifras de tamaño cambian con ese supuesto.

Las observaciones del Hubble se concibieron como complemento en luz visible. El artículo del equipo de Morgan describe el programa Cycle 29 #16720 del HST, que utilizó las cámaras ACS/WFC y WFC3/UVIS en nueve apuntados de once órbitas cada uno (99 órbitas en total, tomadas entre el 24 de enero y el 3 de febrero de 2023) para solaparse con el campo de Webb. El mosaico del Hubble cubrió alrededor del 65 % de la superficie de Webb y recuperó en luz visible 13 de los objetos detectados por Webb, lo que aportó mediciones de color que abarcan longitudes de onda de 0,35 a 3,2 micrómetros.

Los colores son la sorpresa

El hallazgo principal no es el número de objetos, sino el aspecto de sus superficies. Trabajos anteriores habían establecido que los grandes TNO clásicos fríos (la población que orbita el Sol en trayectorias de baja inclinación y casi circulares, y que probablemente se formó donde está hoy) ocupan una única «secuencia de reflectancia», una tendencia suave de color que apunta a una composición superficial común y primordial. La pregunta abierta era si los clásicos fríos más pequeños siguen esa misma tendencia o si miles de millones de años de colisiones han pulverizado sus superficies hasta convertirlas en algo distinto.

La siguen. El equipo de Morgan descubrió que la distribución de color de sus pequeños TNO clásicos fríos es estrecha y coherente con esa misma secuencia única observada en tamaños mayores, sin indicios de una ruptura en diámetros pequeños. Los objetos dinámicamente excitados (la población «caliente», formada más adentro y expulsada hacia fuera por los gigantes gaseosos en migración) abarcan en cambio una gama de colores más amplia, que coincide con las múltiples clases composicionales vistas entre los TNO excitados de mayor tamaño.

Eso no es lo que esperaban muchos investigadores. Los cuerpos pequeños deberían ser los más castigados, así que sus superficies tendrían que verse más procesadas que las de los objetos grandes. En cambio, los diminutos TNO parecen haber conservado la firma de dónde y cuándo se formaron.

«Uno podría imaginar un escenario en el que verse golpeado y fragmentado cambiara la composición de la superficie, y entonces se vería un color superficial distinto en los TNO diminutos en comparación con sus hermanos mayores», dijo Morgan en el comunicado de la NASA. «Así que es realmente fascinante ver que los objetos más pequeños de algún modo están "recordando" y preservando la historia de cómo se formaron».

El mismo mensaje vale para la población excitada. «Estos TNO dinámicamente "calientes" conservan una firma de dónde nacieron, aunque desde entonces hayan sido revueltos orbitalmente», dijo el coautor David Trilling, de la Universidad del Norte de Arizona.

Menos objetos pequeños de los que predecían los modelos

El segundo artículo cuenta. Al medir cuántos objetos aparecen con cada brillo, el equipo de Eduardo construyó una función de luminosidad (un sustituto de la distribución de tamaños) y halló que las magnitudes aparentes se ajustan a una única ley de potencias, dN/dm ∝ 10^(αm), con una pendiente de α = 0,29 (más 0,08, menos 0,07). Lo crucial es que las subpoblaciones fría y caliente son coherentes con la misma pendiente, aunque se cree que se formaron a distintas distancias del Sol, en torno a 25 y 45 unidades astronómicas.

La implicación práctica es que la formación de planetesimales parece haber sido sorprendentemente insensible a las condiciones locales. Ya fuera el disco denso o tenue, caliente o frío, produjo una variedad similar de tamaños. «El proceso parece ser insensible a las condiciones del disco, y produce tamaños de planetesimal similares tanto si el disco es caliente o frío como si es denso o esponjoso», dijo Eduardo.

Pero el sondeo también encontró menos cuerpos muy pequeños de los que predecían algunos modelos de formación planetaria. Es una tensión real que toca el corazón de cómo se formaron los primeros bloques sólidos. Una teoría destacada sostiene que los planetesimales se ensamblaron mediante la «inestabilidad de corrientes» (streaming instability), un bucle de retroalimentación en el que los guijarros se concentran en nubes densas que colapsan bajo su propia gravedad y producen objetos de unos 100 kilómetros de diámetro. La distribución de tamaños medida aquí alimenta directamente las pruebas de ese modelo, y el extremo tenue poco pronunciado es una restricción que los teóricos tendrán que asumir. El artículo de Eduardo también utiliza las detecciones para revisar la masa total del cinturón de Kuiper, una de las cifras contables de las que dependen los modelos de formación planetaria.

Un binario de contacto en el campo

Un objeto destaca sobre el resto. El sondeo incluyó deliberadamente un TNO ya conocido, 2015 GK56, para poner a prueba el proceso de recuperación. Resultó ser el objeto más interesante de la muestra: su curva de luz (el modo en que su brillo sube y baja al girar) tiene una gran amplitud de pico a pico de unos 0,6 magnitudes y una estructura de valles en forma de V y picos en forma de U invertida que el equipo atribuye a un binario de contacto, dos lóbulos que se tocan formando una figura de cacahuete. El ajuste conjunto de Hubble y Webb le asigna un periodo de rotación de unas 16 horas. Es el único binario de contacto probable de la muestra.

Los binarios de contacto son comunes entre los miembros mayores del cinturón de Kuiper, y sus formas son una pista sobre la suavidad (o la violencia) con que se unieron los planetesimales. Encontrar uno entre los objetos pequeños y tenues ayuda a anclar la nueva población a la mejor estudiada.

Por qué es importante

El sistema solar exterior es un laboratorio natural para el primer capítulo de la historia planetaria, y este sondeo lee una página que antes estaba en blanco. Al ampliar las mediciones de color y tamaño hasta cuerpos de pocos kilómetros de ancho, los dos equipos demuestran que la señal primordial sobrevive en las escalas más pequeñas observadas hasta ahora. Eso contradice la idea de que las colisiones dominaron la evolución de las superficies de los TNO pequeños y respalda los modelos en los que los planetesimales se formaron rápidamente por el colapso gravitatorio de nubes de guijarros, conservando su composición de nacimiento.

También hay un beneficio práctico. Los métodos empleados aquí (detección por desplazamiento y apilado, cribado con aprendizaje automático y fotometría conjunta visible-infrarroja desde dos observatorios) son una plantilla para usar Hubble y Webb juntos en otros objetivos tenues y móviles. A medida que Webb acumule más imágenes profundas, esas herramientas importarán mucho más allá del cinturón de Kuiper.

Salvedades

Conviene tener presentes varias. Las observaciones son de principios de 2023 y el análisis tardó años en completarse; el anuncio corresponde a resultados publicados, no a datos nuevos. La muestra de 27 objetos es pequeña, y las estimaciones de tamaño dependen de albedos supuestos, que son inciertos para objetos tan tenues. El ajuste a una única ley de potencias tiene barras de error considerables. Y aunque los resultados son compatibles con un origen primordial, los equipos aún no pueden decir si los pequeños TNO escaparon de verdad al procesamiento por colisiones o si las colisiones son simplemente más raras en las regiones exteriores de lo que suponen los modelos. Los propios artículos señalan que el misterio sigue sin resolverse.

Qué hay que observar

Tres cosas mostrarán si esta imagen se sostiene. Primero, más objetos: una muestra mayor afinará el extremo tenue de la distribución de tamaños y pondrá a prueba si la pendiente poco pronunciada es real. Segundo, espectroscopia con Webb, capaz de identificar los hielos y materiales orgánicos concretos que hay detrás de los colores, en lugar de inferir la composición a partir de tonos de banda ancha. Tercero, la teoría: si los modelos de inestabilidad de corrientes y colapso de nubes de guijarros pueden reproducir una distribución de tamaños tan similar entre las poblaciones caliente y fría, y tan pobre en los cuerpos más diminutos.

El sondeo más profundo de objetos transneptunianos ha hecho lo que hacen los mejores sondeos: responder una pregunta y abrir dos más. Los mundos más pequeños más allá de Neptuno parecen copias fieles de sus parientes mayores: pequeños, antiquísimos y aún portadores de la receta con la que se hicieron los planetas.