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Subaru descubre dos potenciales objetivos para la New Horizons

Sonda espacial en una región de asteroides.
Portada. La sonda New Horizons recorriendo una recreación artística del cinturón de Kuiper. Crédito: adaptada de ESO/M. Kornmesser.

Datos del artículo científico del que hablaremos en este astrobito:

  • Título: A deep analysis for New Horizons’ KBO search images.
  • Autoría: Fumi Yoshida, Toshifumi Yanagisawa, Takashi Ito, Hirohisa Kurosaki, Makoto Yoshikawa, Kohki Kamiya, Ji-an Jiang, Alan Stern, Wesley C. Fraser, Susan D. Benecchi, Anne J. Verbiscer.
  • Institución de la primera autora: University of Occupational and Environmental Health y Planetary Exploration Research Center (Chiba Institute of Technology), Japón.
  • Estado: publicado en “Publications of the Astronomical Society of Japan”, acceso abierto.

¿Se acuerdan de la “New Horizons”? En 2015, tras un viaje de casi 10 años desde la Tierra, esta sonda sobrevoló Plutón, transmitiendo espectaculares imágenes del planeta enano y sus lunas. Desde entonces, la New Horizons (“Nuevos horizontes”, en español) ha continuado viajando por los confines del Sistema Solar, fotografiando otros objetos transneptunianos e incluso sobrevolando uno de ellos (Arrokoth). Y dado que se espera que sus baterías alcancen al menos hasta la próxima década, todavía podría explorar y enviar numerosos datos útiles de aquellas regiones. Pero, ¿qué objetos podría estudiar?

El cinturón transneptuniano

Es posible que les suene el cinturón de asteroides, donde varios millones de asteroides viven en órbitas situadas entre Marte y Júpiter. Pues les interesará saber que algo parecido existe más allá de Neptuno, en una órbita de entre 30 y 50 unidades astronómicas (UAs). Este “cinturón transneptuniano” es, de hecho, el hogar de Plutón, y suele denominarse cinturón de Kuiper. Curiosamente, Kuiper especuló con que debieron existir objetos en dicha región, pero pensaba que ya debían haberse dispersado. Al parecer, fue el astrónomo uruguayo Julio Ángel Fernández quien predijo teóricamente la existencia de este cinturón en una publicación de los años 80. Y en los 90 el astrónomo británico-estadounidense David Jewitt y la astrónoma vietnamita-estadounidense Jane X. Luu demostraron su existencia al descubrir el primer objeto (después de Plutón) en dicha región.

Más allá de que lo llamemos cinturón transneptuniano, cinturón de Kuiper o cinturón de Fernández, lo cierto es que todavía hay mucho por descubrir de los objetos que lo habitan, dado lo lejos que se encuentran y lo poco brillantes que son. Y la New Horizons es perfecta para hacer estudios “in situ”, ¡no podemos perder la oportunidad!

Un método reciclado para la misión extendida de New Horizons

El objetivo del equipo firmante del artículo de hoy era muy claro: descubrir nuevos objetos transneptunianos (TNOs, por las siglas en inglés) que estén al alcance de New Horizons, o incluso lo suficientemente cerca de su trayectoria como para que pueda sobrevolar alguno. Para ello, utilizan la cámara HSC (siglas de “Hyper Suprime Cam”) del telescopio Subaru , ubicado en Hawái.

El método utilizado consiste, a grandes rasgos, en observar detalladamente una zona del cielo que recorrerá la New Horizons, e investigar si hay objetos transneptunianos en dicha región. Estos objetos serían muy poco brillantes como para detectarlos con una sola fotografía, pero sí podrían intuirse superponiendo varias imágenes, apareciendo como puntos brillantes respecto al fondo (Figura 1). Así que el equipo toma decenas de imágenes de la zona a intervalos de tiempo regulares durante varias noches y analiza la secuencia para localizar posibles candidatos. En caso de encontrar alguno, se superponen las imágenes del candidato en una sola, lo que permite verlo de forma mucho más clara.

Este método, al que el equipo firmante se refiere como “Sistema de detección de objetos en movimiento” (“Moving Object Detection System”, en inglés), es el que ya utilizaban para localizar objetos poco brillantes orbitando cerca de la Tierra, como basura espacial o asteroides cercanos. Esos objetos son muy rápidos, mientras que los lejanos objetos transneptunianos que se pretende encontrar en el estudio son mucho más lentos. El trabajo es, por tanto, un intento de extrapolar este método de búsqueda para objetos transneptunianos accesibles para la New Horizons.

Grupo de imágenes en blanco y negro donde no se distingue ningún objeto a simple vista. Al agruparlas en una sola, se distingue un objeto en blanco.
Figura 1: Grupo de 32 imágenes obtenidas en el artículo (panel a), que incluyen un objeto en movimiento apenas visible. Los paneles b, c, d y e son combinaciones de las anteriores en grupos de 8, 16 y 32 imágenes, donde el objeto puede apreciarse más claramente. Crédito: Figura 4 del artículo científico.

Spoiler: ha funcionado

Tras procesar miles de imágenes obtenidas entre mayo de 2020 y junio de 2021, casi 7000 objetos en movimiento fueron revelados por el método descrito. Sin embargo, estos corresponden al análisis automatizado de las imágenes. Los resultados fueron revisados por el equipo investigador, que encontró unos 4000 candidatos reales (el resto serían detecciones falsas).

De estos miles de objetos en movimiento “confirmados”, en realidad no todos tienen por qué ser del cinturón transneptuniano, sino que podrían estar más cerca. Así que el equipo hace un segundo filtrado de los objetos, clasificándolos según su velocidad (Figura 2): los más rápidos serán objetos del cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, los siguientes más veloces, troyanos de Júpiter, y sólo los más lentos serán verdaderos candidatos a objetos transneptunianos.

Diagrama de barras donde los datos se agrupan en tres poblaciones. El más alto tiene un máximo de 280 objetos y se extiende entre 12 y 18 en el eje horizontal de velocidades. El segundo pico tiene una altura de hasta 60 aproximadamente y se extiende entre 5 y 12 en velocidades. El tercer pico se alza hasta 50 con velocidades menores de 3.
Figura 2: Distribución de velocidades de los objetos en movimiento detectados entre junio de 2020 y junio de 2021 por el equipo firmante del artículo. Crédito: adaptada de la Figura 7 del artículo científico.


Este segundo filtrado revela nada menos que ¡84 posibles detecciones de objetos transneptunianos! Dado el gran número de datos, que cubre muchas noches distintas, el equipo intenta determinar si varias de esas detecciones podrían ser imágenes de un mismo objeto, observado en distintas noches a lo largo de su órbita. Así, encontraron siete candidatos robustos observados en más de un grupo de imágenes, lo que demuestra que el método utilizado podría ser útil para el objetivo planteado.

El equipo ha notificado sobre estos siete objetos al Centro de Planetas Menores (Minor Planet Center, en inglés), organismo que se encarga de recopilar observaciones sobre asteroides, cometas, planetas pequeños y otros pequeños objetos del Sistema Solar. Y esta institución ha otorgado ya una designación provisional a dos de ellos, que han sido detectados durante al menos tres noches distintas: 2020 KJ60 y 2020 KK60. Las órbitas de estos dos objetos han sido estimadas, y se encuentran casi a 60 UAs del Sol, más allá de lo que actualmente se considera la frontera exterior del cinturón transneptuniano (Figura 3).

Figura 3: Órbita de 2020 KJ60 (línea roja) 2020 KK60 (línea violeta), y sus posiciones el 1 de junio de 2024. Los ejes indican distancia al Sol (marcado con una cruz) en UAs. Las líneas verdes representan las órbitas de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno; los puntos negros objetos conocidos del cinturón transneptuniano y los grises otros objetos con órbitas de semi-eje mayor inferior a 30 UAs. Crédito: JAXA.

Si estos objetos son planetas enanos o asteroides no se sabe aún, pero es posible que su existencia nos haga replantearnos si el cinturón podría ser más ancho de lo que pensábamos. ¡Ojalá la New Horizons pueda proporcionarnos más datos sobre ellos!

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