ALMA observa DeeDee, un distante y tenue habitante de nuestro Sistema Solar

12 abril, 2017

Artículo Científico

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos reveló detalles extraordinarios de un lejano miembro de nuestro Sistema Solar descubierto hace poco, el cuerpo planetario 2014 UZ224, conocido informalmente como DeeDee.

Situado a una distancia equivalente a unas tres veces la que separa Plutón del Sol, DeeDee es el segundo objeto transneptuniano con una órbita confirmada más distante que se conoce, después del planeta enano Eris. Los astrónomos calculan que hay decenas de miles de cuerpos helados en la periferia del Sistema Solar, más allá de la órbita de Neptuno.

Los nuevos datos obtenidos por ALMA revelan por primera vez que DeeDee tiene cerca de 635 kilómetros de diámetro, o cerca de dos tercios del diámetro del planeta enano Ceres, el objeto más grande de nuestro cinturón de asteroides. Con ese tamaño, DeeDee debería tener suficiente masa para ser esférico y ser considerado por los astrónomos un planeta enano, aunque todavía no le han dado ese estatus oficialmente.

“Mucho después de Plutón hay una zona sorprendentemente rica en cuerpos planetarios. Algunos son bastante pequeños, pero otros tienen tamaños comparables al de Plutón y podrían incluso ser mucho más grandes”, señala David Gerdes, científico de la Universidad de Michigan y autor principal de un artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters. “Como estos objetos están tan lejos y son tan tenues, es muy difícil siquiera detectarlos, y mucho más aún estudiarlos en detalle. Sin embargo, ALMA tiene capacidades únicas que nos permitieron conocer emocionantes detalles de estos mundos distantes”.


Imagen del cuerpo planetario 2014 UZ224, conocido informalmente como DeeDee, obtenida por ALMA. Ubicado una distancia equivalente a tres veces la distancia que separa a Plutón del Sol, DeeDee es el segundo objeto más distante que se conoce en nuestro Sistema Solar. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) | Descargar imagen

Actualmente, DeeDee se encuentra a unas 92 unidades astronómicas (UA) del Sol.

Una unidad astronómica es la distancia promedio que hay entre la Tierra y el Sol, o unos 150 millones de kilómetros. A tamaña distancia, DeeDee tarda más de 1.100 años para completar una órbita, y la luz que emite tarda unas 13 horas en llegar a la Tierra.


Órbitas de objetos situados en nuestro Sistema Solar, donde se aprecia la ubicación actual del cuerpo planetario DeeDee. Créditos: Alexandra Angelich (NRAO/AUI/NSF) | Descargar imagen

Gerdes y su equipo anunciaron el hallazgo de DeeDee en octubre de 2016. El descubrimiento se hizo usando el telescopio Blanco, de 4 metros, instalado en el Observatorio Interamericano del Cerro Tololo, en Chile, en el marco de las observaciones que se realizan actualmente para la campaña Dark Energy Survey (‘Rastreo de la Energía Oscura’), un levantamiento óptico que abarca aproximadamente el 12 % del cielo, con el fin de entender la misteriosa fuerza que acelera la expansión del Universo.


Distintos tamaños de objetos de nuestro Sistema Solar, incluido el cuerpo planetario DeeDee, descubierto hace poco. Créditos: Alexandra Angelich (NRAO/AUI/NSF) | Descargar imagen

El estudio genera grandes cantidades de imágenes astronómicas que también permitirán a los científicos buscar objetos distantes en el Sistema Solar. El rastreo inicial, que produjo cerca de 15.000 imágenes, identificó más de 1.100 millones de objetos. La gran mayoría resultó ser estrellas lejanas y galaxias aún más remotas.

Sin embargo, una pequeña fracción parecía desplazarse lentamente por el cielo en las sucesivas observaciones, un indicio de que podrían ser objetos transneptunianos. Uno de ellos se repitió en 12 imágenes distintas. Los astrónomos lo apodaron DeeDee, una abreviación de ‘enana distante’ en inglés.


Representación artística del cuerpo planetario 2014 UZ224, conocido informalmente como DeeDee. ALMA pudo observar el tenue “brillo” emitido por el objeto en longitudes de onda milimétricas y confirmar que tiene cerca de 635 kilómetros de diámetro. Con ese tamaño, DeeDee debería tener suficiente masa para ser esférico y ser considerado por los astrónomos un planeta enano, aunque todavía no tiene ese estatus oficial. Créditos: Alexandra Angelich (NRAO/AUI/NSF) | Descargar imagen

Los datos ópticos obtenidos por el telescopio Blanco permitieron a los astrónomos medir la distancia y las propiedades orbitales de DeeDee, pero no fueron suficientes para determinar su tamaño ni sus demás características físicas. DeeDee podía ser un miembro relativamente pequeño de nuestro Sistema Solar y ser lo suficientemente reflector para ser detectado desde la Tierra. O bien, podía ser excepcionalmente grande y oscuro, y reflejar apenas una ínfima porción de la débil luz solar que lo alcanza. Ambos escenarios producirían datos ópticos idénticos.

Al observar el Universo frío y oscuro, ALMA puede detectar el calor —en términos de luz emitida en longitudes de onda milimétricas— que emana naturalmente de los objetos fríos del espacio. El calor emitido por un objeto distante del Sistema Solar debería ser directamente proporcional a su tamaño.

“Calculamos que este objeto debía de ser increíblemente frío, de apenas unos 30 grados Kelvin, es decir, un poquito más que el cero absoluto”, cuenta Gerdes.

Aunque la luz visible reflejada por DeeDee es apenas tan brillante como la luz de una vela puesta a medio camino entre nosotros y la Luna, ALMA pudo rápidamente detectar su calor y medir su brillo en la longitud de ondas milimétricas.

Esto permitió a los astrónomos calcular que DeeDee refleja tan solo un 13 % de la luz solar que recibe, más o menos lo mismo que refleja el suelo terroso y seco de una cancha de béisbol.

Al comparar las observaciones de ALMA con los datos ópticos obtenidos anteriormente, los astrónomos pudieron calcular el tamaño de DeeDee. “ALMA lo detectó con bastante facilidad”, afirma Gerdes. “Entonces, pudimos resolver la ambigüedad que se producía con los datos ópticos”.

Los objetos como DeeDee son residuos cósmicos dejados por la formación del Sistema Solar. Sus órbitas y sus propiedades físicas revelan importantes detalles de la formación de los planetas, incluida la Tierra.

Este hallazgo también es sumamente interesante porque demuestra que se pueden detectar objetos muy distantes y lentos de nuestro Sistema Solar. Los investigadores señalan que se pueden usar estas mismas técnicas para detectar el hipotético Planeta Nueve, que podría encontrarse mucho más lejos que DeeDee y Eris.

“Todavía quedan nuevos mundos por descubrir en nuestro entorno cósmico”, concluye Gerdes. “El Sistema Solar es un lugar rico y complejo”.

Información adicional

Esta investigación fue publicada en un paper titulado “Descubrimiento y caracterización física de un objeto a 92 UA en un gran disco disperso” [Discovery and physical characterization of a large scattered disk object at 92 AU,] en la revista Astronomical Journal Letters.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.