Arrokoth, el objeto más distante y primitivo visitado por una nave espacial terrestre, sigue revelando secretos sobre su inusual forma. Investigadores han presentado nuevos datos que arrojan luz sobre cómo este cuerpo celeste, de 4.000 millones de años y un característico aspecto similar al de un muñeco de nieve, adquirió su peculiar configuración.
Arrokoth se encuentra en el cinturón de Kuiper, un vasto y denso anillo de objetos helados que se extiende más allá de la órbita de Neptuno. Esta región espacial alberga la mayoría de los planetas enanos conocidos, así como cometas y pequeños cúmulos de escombros sólidos denominados planetesimales, los bloques de construcción de los planetas.
No todos los planetesimales son esféricos. De hecho, los astrónomos estiman que entre el 10% y el 25% de los que se encuentran en el cinturón de Kuiper, incluyendo Arrokoth, tienen dos lóbulos, asemejándose a un cacahuete o un muñeco de nieve.
Anteriormente, expertos habían sugerido que la forma, composición y escaso número de cráteres de Arrokoth indican que ambos lóbulos se formaron simultáneamente y de manera no violenta, posiblemente a través de un proceso conocido como colapso gravitacional. Sin embargo, los detalles de cómo se produciría este proceso han sido objeto de debate.
Ahora, investigadores han utilizado simulaciones por ordenador para demostrar que el colapso gravitacional puede, efectivamente, generar objetos de doble lóbulo, y para comprender mejor el mecanismo subyacente.
“Es emocionante porque podemos observar esto por primera vez”, afirma Jackson Barnes, autor principal de la investigación y miembro de la Universidad Estatal de Michigan. “Es algo que nunca habíamos podido ver de principio a fin, confirmando todo el proceso.”
Barnes explica que el cinturón de Kuiper es un remanente del disco protoplanetario primordial del sistema solar, en el que se cree que se formaron vastas nubes rotatorias de pequeños fragmentos. En el escenario del colapso gravitacional, las fuerzas gravitatorias dentro de estas nubes provocaron que los fragmentos se agruparan, formando planetesimales de diferentes tamaños.
En un artículo publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Barnes y sus colegas detallan cómo realizaron 54 simulaciones utilizando una nube inicial de fragmentos que contenía 105 partículas, cada una con un radio de aproximadamente 2 km (1,25 millas). Este es un modelo de baja resolución, ya que se estima que las nubes de fragmentos reales contienen alrededor de 1024 partículas de tamaño milimétrico.
El equipo descubrió que, en algunos casos, dos pequeños planetesimales terminaron orbitando entre sí, espiralando gradualmente hacia adentro hasta que, a velocidades de unos 5 metros por segundo o menos, se tocaron y se unieron, formando un planetesimal de doble lóbulo, o “binario de contacto”.
“Algunos de los binarios de contacto en nuestro modelo se asemejan sorprendentemente a Arrokoth”, señala Barnes.
Añade que, si bien se habían realizado simulaciones de colapso gravitacional anteriormente, la nueva aproximación tuvo en cuenta la física de cómo las partículas se apoyan entre sí al entrar en contacto. Los resultados de simulaciones previas sugerían que cualquier colisión entre planetesimales más pequeños resultaría simplemente en un objeto más grande y esférico.
Barnes destaca que las nuevas simulaciones también respaldan la idea ampliamente aceptada de que los planetesimales en general se forman a través del colapso gravitacional.
Alan Stern, científico planetario del Southwest Research Institute e investigador principal de la misión New Horizons de la NASA al cinturón de Kuiper, ha acogido favorablemente el estudio.
“Está en consonancia con trabajos anteriores y apoya la hipótesis de que el objeto del cinturón de Kuiper Arrokoth, explorado por New Horizons en un sobrevuelo cercano, es el resultado de procesos de formación suaves”, afirma Stern.
Alan Fitzsimmons, profesor emérito de astronomía de la Queen’s University Belfast, señala que las simulaciones sugieren que solo el 4% de los objetos “allí afuera” se forman como binarios de contacto.
“Las observaciones telescópicas implican fracciones mucho más altas”, indica Fitzsimmons. “Puede que la naturaleza prefiera otras formas de crearlos, o que simulaciones aún más complejas puedan reducir la brecha entre lo que se calcula y lo que observamos.”
