Cuando la Unión Astronómica Internacional anunció en 2006 que Plutón iba a perder su condición de noveno planeta del Sol, muchos astrónomos y no expertos se quedaron atónitos.
Sin embargo, Plutón sigue siendo un objeto de estudio importante. Hoy se lo considera uno de los muchos planetas enanos que hay más allá de Neptuno, en una región con forma de rosquilla compuesta principalmente de escombros helados que orbitan alrededor del Sol llamada Cinturón de Kuiper. Estas afueras del sistema solar siguen estando en gran parte inexploradas. La sonda espacial New Horizons de la agencia espacial estadounidense NASA llegó a ellas por primera vez; voló cerca de Plutón en 2015 y reveló imágenes espectaculares de la superficie y la atmósfera del planeta enano. Pero todavía queda mucho por aprender.
Por eso, mis colegas y yo en la Universidad del Cabo Occidental (UWC) de Sudáfrica estábamos encantados cuando nos invitaron a participar en una misión internacional financiada por la NASA. Somos un grupo de físicos nucleares experimentados con investigaciones pioneras que abarcan la astronomía y las explosiones estelares.
Plutón alcanzó su punto más cercano a nuestro sol en 1989. A medida que se aleja del sol a lo largo de su órbita ovalada de 248 años de longitud, es probable que su atmósfera colapse y se congele sobre su superficie en los próximos años.
Se nos pidió que observáramos un evento poco común que proporcionaría información sobre la atmósfera del planeta enano y, en particular, este probable escenario de congelación. El evento se llama ocultación y ocurre cuando un objeto celeste pasa frente a una estrella distante, bloqueando o atenuando temporalmente la luz de la estrella. Esto permite que la atmósfera del objeto, solo por un segundo aproximadamente, actúe como una lente que amplifica la luz de la estrella. En este caso, la ocultación fue una oportunidad para capturar información sobre la atmósfera de Plutón, como se explica a continuación.
Un solo telescopio
Utilizamos un solo telescopio newtoniano de última generación de 0,5 metros que fue generosamente donado a UWC por la Universidad de Virginia.
Cuando los científicos intentan capturar una ocultación, pueden utilizar un solo telescopio que rastrea la sombra del paso del objeto, o hasta 100 telescopios distribuidos estratégicamente para mapear la forma de un objeto y descubrir o caracterizar satélites y asteroides. Estos telescopios deben ser más pequeños y móviles que sus equivalentes más grandes y estáticos que se utilizan para otras investigaciones.
La instalación y puesta en funcionamiento del telescopio fue una operación importante que requirió instalaciones de última generación y mano de obra humana. Los estudiantes y el personal del departamento de Física y Astronomía de UWC trabajaron arduamente para prepararse para la observación, aprendiendo sobre las operaciones del telescopio y el software necesario.
También fue necesario realizar algunas modificaciones. El telescopio llegó de fábrica con un GPS defectuoso que fue reemplazado y un poco demasiado corto para nuestros propósitos. Utilizamos tecnología de impresión 3D en el Laboratorio de Detectores Nucleares Africanos Modernos de la universidad para rectificar la longitud y hacerla coincidir con el punto focal del telescopio.
Luego llegó el momento del evento principal.
Capturando el momento
El 4 de agosto de 2024, mi colega de la UWC, Siyambonga Matshawule, junto con dos de mis posdoctorados, Cebo Ngwetsheni y Craig Mehl, y mi estudiante de doctorado Elijah Akakpo viajaron al lugar de observación. Se unieron a los profesores Michael Skrutskie y Anne Verbiscer de la Universidad de Virginia y la NASA, ambos investigadores principales de la ocultación de Plutón y otras misiones de la NASA como New Horizons.
El lugar de observación estaba en una zona remota de la provincia del Cabo Norte de Sudáfrica, a unos 40 km al norte de la ciudad de Upington. Este era precisamente el punto central o centro muerto de la sombra de Plutón sobre la Tierra, que se extiende 2.377 km de diámetro y pasa por Sudáfrica y Namibia a 85.000 km/h. Teniendo en cuenta que, al mismo tiempo, nuestra Tierra también se mueve a una velocidad orbital de 107.000 km/h, fue crucial acertar con el momento y la posición adecuados para nuestro telescopio.
La temperatura alcanzó los 0 °C y el cielo sobre nuestro punto de observación estaba parcialmente nublado. Pero las nubes se abrieron en el momento y lugar adecuados y, aunque la ocultación duró solo unos segundos, puede haber sido suficiente para obtener información crucial sobre la atmósfera de Plutón.
El problema fue que una repentina e inesperada oleada de viento sacudió brevemente el telescopio (y nuestros corazones) durante la ocultación. Estamos realizando un procesamiento adicional para eliminar el ruido resultante.
Descubrimiento científico
Durante la ocultación, la luz de la estrella comienza a atenuarse a medida que es absorbida por la atmósfera de Plutón. Poco después, se produce un destello central justo en el centro de la sombra de Plutón, donde la atmósfera de Plutón actúa como una lupa y la estrella se ve más brillante que antes o después de la ocultación.
Después del destello central, la estrella comienza a atenuarse nuevamente y finalmente vuelve a su brillo habitual. Es ese destello central el que muestra cómo la luz de la estrella se refracta a través de la atmósfera de Plutón y proporciona información crucial sobre su temperatura y composición química. Esta información se incorpora a los modelos atmosféricos que nos indican si la atmósfera finalmente se está contrayendo.
Todavía es demasiado pronto para analizar los hallazgos sobre la atmósfera de Plutón a partir de nuestra observación, y es muy posible que no podamos ver nada cuantitativo en los datos durante nuestro primer intento. Si no es así, alrededor de la misma época el año que viene tendremos otra oportunidad. Y esta vez estaremos bien preparados para las repentinas oleadas de viento. También llevaremos bolsas de agua caliente. ¡La aventura está ahí fuera!
Con información de Phys.org
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