sábado, 30 de abril de 2016

MK 2 y las lunas del cinturón de Kuiper

El otro día supimos que el telescopio espacial Hubble ha descubierto la primera luna del planeta enano Makemake, apodada MK 2 y bautizada provisionalmente como S/2015 (136472) (por ahora, mejor será usar el apodo). El descubrimiento, como todo lo que tiene que ver con el Hubble, acaparó numerosos titulares, pero creo que la mayoría de noticias sobre el tema pasaron de puntillas por encima de las principales consecuencias del hallazgo.
MK 2, la luna de Makemake, vista por la cámara Wide Field Camera 3 del Hubble en abril de 2015 (NASA, ESA, A. Parker and M. Buie (Southwest Research Institute), W. Grundy (Lowell Observatory), and K. Noll (NASA GSFC)).
MK 2, la luna de Makemake, vista por la cámara Wide Field Camera 3 del Hubble en abril de 2015 (NASA, ESA, A. Parker and M. Buie (Southwest Research Institute), W. Grundy (Lowell Observatory), and K. Noll (NASA GSFC)).
Desde que se descubrió en 2005, los astrónomos habían intentado infructuosamente encontrar un satélite alrededor de Makemake. Todos los intentos se saldaron en fracaso debido al poco brillo de MK 2 —casi 8 magnitudes más débil que el propio Makemake, que tiene magnitud 17— y a que su orbita casi cruza su disco, provocando que la luz emitida por la pequeña luna se pierda en el resplandor del planeta enano durante la mayor parte del tiempo. Ahora bien, la pregunta es, ¿por qué tenían tanto interés los astrónomos en encontrar un satélite alrededor de Makemake?¿Por simple amor al arte?
Obviamente, no. El descubrimiento de MK 2 no es importante en sí mismo. El sistema solar está repleto de centenares de lunas, así que una más o una menos no le va a quitar el sueño a nadie y su búsqueda no justifica el gasto en tiempo de observación por parte de instrumentos tan potentes y caros como el Hubble. En realidad, MK 2 es una herramienta para estudiar los misterios del cinturón de Kuiper y, por extensión, el origen del sistema solar.
Objetos transp
Objetos transneptunianos. La mayoría tienen satélites, así que ahora sabemos que Makemake no es una excepción (Wikipedia).
Makemake es un planeta enano de unos 1430 kilómetros de diámetro y el tercer objeto transneptuniano más grande tras Plutón y Eris, ligeramente por delante de Haumea. Lamentablemente, se halla a tal distancia —unos 7500 millones de kilómetros— que incluso visto a través de los mayores telescopios es apenas un simple punto de luz. Y esto es un gran problema, ya que si queremos comenzar a entender las propiedades de este cuerpo necesitamos saber sus propiedades, especialmente su tamaño y densidad. El tamaño puede averiguarse gracias a las ocultaciones estrelares, pero en cuanto a la densidad no podemos hacer nada porque desconocemos su masa. Efectivamente, solo podemos estimar la masa suponiendo que su composición es más o menos similar a otros objetos del cinturón de Kuiper, pero se trata de eso, una simple estimación. Y es en este punto donde el descubrimiento de MK 2 juega un papel crucial.
El misterio de la masa se soluciona si descubrimos una luna alrededor de un cuerpo y medimos su distancia y periodo de traslación. A partir de estos datos es trivial calcular la masa del cuerpo principal usando la tercera ley de Kepler y la ley de la gravitación universal de Newton. Este es el motivo de que los astrónomos lleven años intentando buscar una luna alrededor de Makemake, hasta la fecha el mayor objeto del cinturón de Kuiper del que desconocíamos un dato tan importante como es la masa. Entonces, ¿cuál es la masa y la densidad de este planeta enano?
Conociendo el perido de MK 2 y su distancia a Makemake, con esta sencilla fórmula podemos saber la masa del planeta enano (Wikipedia).
Conociendo el perido de MK 2 y su distancia a Makemake, con esta sencilla fórmula podemos saber la masa del planeta enano (Wikipedia).
Bueno, no vayamos tan rápido. El problema es que Makemake está tan lejos que incluso el mítico telescopio Hubble no ha sido capaz de determinar la órbita de MK 2 con precisión por el momento (sin duda lo hará en el futuro). Por ahora sabemos que el periodo de traslación de MK 2 es superior a las 12,4 horas y que su órbita tiene un semieje mayor de unos 21 000 kilómetros, datos insuficientes para calcular la masa de Makemake. Así que tendremos que seguir conformándonos con estimar su densidad, que suponemos debe estar comprendida entre 1,4 y 3,2 g/cm3, un error enorme.
Pero eso no significa que el descubrimiento de MK 2 haya sido ‘inútil’. La pequeña luna ha aclarado otros misterios que rodeaban a Makemake. El primero es la propia existencia de Mk 2. Makemake era el único objeto transneptuniano de gran tamaño sin satélites conocidos, algo que constituía una pequeña anomalía. Plutón tiene cinco lunas, Eris tiene a Disnomia y Haumea a Hamaka y Hi’iaka, pero Makemake parecía estar solo. Bien, ahora sabemos que no es así, aunque el porqué de la alta frecuencia de cuerpos con lunas en el cinturón de Kuiper es por ahora toda una incógnita. El segundo misterio está relacionado con los datos contradictorios sobre el brillo superficial del planeta enano. Makemake es el tercer objeto transneptuniano más brillante después de Plutón y Eris —tanto que Clyde Tombaugh hubiera podido descubrirlo en 1930—, pero los telescopios espaciales infrarrojos Spitzer y Herschel han observado que partes de su superficie debían ser increíblemente oscuras. Obviamente, esta contradicción podría resolverse de forma sencilla si MK 2 es una luna con una superficie muy oscura (a partir de los datos del Hubble se cree que su albedo ronda el 4%, lo que corresponde a un diámetro de unos 175 kilómetros).
Recreación artística de Makemake (NASA).
Recreación artística de Makemake (R. Hurt (SSC-Caltech)/ JPL-Caltech/NASA).
Pero hay más. Como dijimos más arriba, MK 2 pasa muy cerca del disco de Makemake visto desde la Tierra. Esto es interesante porque entonces es posible que dentro de unos años MK 2 pase justo por delante del disco. Estos ‘eventos de eclipses mutuos’, como se conocen en la jerga astronómica, serían un regalo para los astrónomos, ya que servirían para determinar los tamaños y propiedades del sistema con una precisión exquisita. De hecho, durante los años 80 los astrónomos usaron esta técnica con Plutón y su mayor luna, Caronte, para aprender casi todo lo que sabíamos de estos cuerpos hasta el sobrevuelo de la New Horizons en 2015. También se podría usar los eclipses para levantar mapas rudimentarios de la superficie de Makemake. Por supuesto, es perfectamente posible que la temporada de eclipses mutuos ya haya tenido lugar hace años o décadas y que hayamos llegado demasiado tarde.
Ahora deberemos esperar a que observaciones adicionales nos permitan calcular la densidad de Makemake y saber hasta qué punto se parece a Plutón (1,9 g/cm3) o a Eris (2,4 g/cm3). Makemake presenta una superficie muy rojiza dominada por la presencia de metano y tolinas que recuerda a la de Plutón, ya que es lo suficientemente grande y frío como para permitir la retención del metano a lo largo de su historia, pero quizás haya perdido gran parte del hielo de nitrógeno y monóxido de carbono superficial con el que se formó (el metano es el menos volátil de los tres tipos de hielo), ambos muy abundantes en la superficie de Plutón. El astrónomo español José Luis Ortiz estimó en 2012 que la densidad de Makemake era de 1,7 g/cm3, situándolo más cerca de Plutón que de Eris. Veremos si al final tiene razón.
Referencias:
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