El equipo de New Horizons descubre una pieza crítica del rompecabezas de formación planetaria.

Ultima Thule rebautizada como Arrokoth.

El color uniforme y la composición de la superficie de Arrokoth muestra el objeto del Cinturón de Kuiper formado a partir de una pequeña nube de material uniforme en la nebulosa solar, en lugar de una mezcla de materia de partes más separadas de la nebulosa. El primero apoya la idea de que Arrokoth se formó en un colapso local de una nube en la nebulosa solar. Créditos: NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Southwest Research Institute / Roman Tkachenko.

Los datos de la misión New Horizons de la NASA están proporcionando nuevas ideas sobre cómo se formaron los planetas y los planetesimales, los bloques de construcción de los planetas.

La nave espacial New Horizons sobrevoló el antiguo objeto del Cinturón de Kuiper Arrokoth (MU69 2014) el 1 de enero de 2019, brindando el primer acercamiento de la humanidad a uno de los restos helados de la formación del sistema solar en la vasta región más allá de la órbita de Neptuno. Utilizando datos detallados sobre la forma, la geología, el color y la composición del objeto, reunidos durante un sobrevuelo que estableció un récord que ocurrió a más de cuatro mil millones de millas de la Tierra, los investigadores aparentemente respondieron una pregunta realizada hace tiempo sobre los orígenes planetesimales y, por lo tanto, hicieron un gran avance en la comprensión cómo se formaron los planetas mismos.

El equipo informa esos hallazgos en un conjunto de tres artículos en la revista Science, y en una sesión informativa para los medios el 13 de febrero en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Seattle.

"Arrokoth es el objeto más distante, más primitivo y más prístino jamás explorado por las naves espaciales, por lo que sabíamos que tendría una historia única que contar", dijo el investigador principal de New Horizons, Alan Stern, del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado. "Nos está enseñando cómo se formaron los planetesimales, y creemos que el resultado marca un avance significativo en la comprensión de la formación planetaria y planetaria en general".

Las primeras imágenes posteriores al sobrevuelo transmitidas desde New Horizons el año pasado mostraron que Arrokoth tenía dos lóbulos conectados, una superficie lisa y una composición uniforme, lo que indica que probablemente era prístino y proporcionaría información decisiva sobre cómo se formaron los cuerpos. Estos primeros resultados fueron publicados en Science en mayo pasado, enlace publicación.

"Este es realmente un hallazgo emocionante para lo que ya es una misión muy exitosa e histórica", dijo Lori Glaze, directora de la División de Ciencia Planetaria de la NASA. "Los continuos descubrimientos de la nave espacial New Horizons de la NASA asombran al cambiar nuestro conocimiento y comprensión de cómo se forman los cuerpos planetarios en los sistemas solares en todo el universo".

Durante los siguientes meses, trabajando con más datos de mayor resolución y sofisticadas simulaciones por computadora, el equipo de la misión reunió una imagen de cómo debe haberse formado Arrokoth. Su análisis indica que los lóbulos de este objeto "binario de contacto" alguna vez fueron cuerpos separados que se formaron juntos y a baja velocidad, se orbitaron entre sí y luego se fusionaron suavemente para crear el objeto de 22 millas de tamaño que la sonda New Horizons llegó a observar.

Esto indica que Arrokoth se formó durante el colapso por gravedad de una nube de partículas sólidas en la nebulosa solar primordial, en lugar de la teoría competitiva de la formación planetesimal llamada acreción jerárquica. A diferencia de las colisiones a alta velocidad entre los planetesimales en la acumulación jerárquica, en el colapso de la nube de partículas, las partículas se fusionan suavemente, creciendo lentamente.

"Así como los fósiles nos dicen cómo evolucionaron las especies en la Tierra, los planetesimales nos dicen cómo se formaron los planetas en el espacio", dijo William McKinnon, co-investigador de New Horizons de la Universidad de Washington en St. Louis, y autor principal de un artículo de formación de Arrokoth en Science esta semana. "Arrokoth se ve como no porque se formó a través de colisiones violentas, sino en una danza más intrincada, en la que sus objetos componentes se orbitaban lentamente antes de unirse".

Otras dos pruebas importantes respaldan esta conclusión. El color uniforme y la composición de la superficie de Arrokoth muestra el KBO formado a partir de material cercano, como predicen los modelos locales de colapso de nubes, en lugar de una mezcla de materia de partes más separadas de la nebulosa, como podrían predecir los modelos jerárquicos.

Las formas planas de cada uno de los lóbulos de Arrokoth, así como la alineación notablemente cercana de sus polos y ecuadores, también apuntan a una fusión más ordenada de una nube colapsada. Aún más, la superficie lisa y ligeramente cráter de Arrokoth indica que su cara se ha mantenido bien conservada desde el final de la era de la formación del planeta.

"Arrokoth tiene las características físicas de un cuerpo que se unió lentamente, con materiales 'locales' en la nebulosa solar", dijo Will Grundy, jefe del equipo temático de composición de New Horizons del Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona, y autor principal de un segundo Papel de ciencia. "Un objeto como Arrokoth no se habría formado, o se vería de la manera que lo hace, en un entorno de acreción más caótico".

Los últimos informes de Arrokoth se expanden significativamente en el artículo de Science de mayo de 2019, dirigido por Stern. Los tres nuevos documentos se basan en 10 veces más datos que el primer informe, y juntos proporcionan una imagen mucho más completa del origen de Arrokoth.

"Toda la evidencia que hemos encontrado apunta a modelos de colapso de nubes de partículas, y descarta la acumulación jerárquica para el modo de formación de Arrokoth y, por inferencia, otros planetesimales", dijo Stern.

Los científicos han utilizado todas las imágenes de Arrokoth de New Horizons disponibles, tomadas desde muchos ángulos, para determinar su forma 3D, como se muestra en esta animación. La forma proporciona información adicional sobre los orígenes de Arrokoth. Las formas planas de cada uno de los lóbulos de Arrokoth, así como la alineación notablemente cercana de sus polos y ecuadores, apuntan a una fusión ordenada y suave de dos objetos formados a partir de la misma nube de partículas que se derrumba. Arrokoth tiene las características físicas de un cuerpo que se unió lentamente, con materiales "de origen local" de una pequeña parte de la nebulosa solar. Un objeto como Arrokoth no se habría formado, o se vería de la manera que lo hace, en un entorno de acreción más caótico. Créditos: NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Southwest Research Institute / James Tuttle Keane.

New Horizons continúa llevando a cabo nuevas observaciones de objetos adicionales del Cinturón de Kuiper que pasa en la distancia. New Horizons también continúa mapeando el ambiente de radiación y polvo de partículas cargadas en el Cinturón de Kuiper. Los nuevos KBO que se están observando ahora están demasiado lejos para revelar descubrimientos como los de Arrokoth, pero el equipo puede medir aspectos como las propiedades y la forma de la superficie de cada objeto. Este verano, el equipo de la misión comenzará a utilizar grandes telescopios terrestres para buscar nuevos KBO para estudiar de esta manera, e incluso para otro objetivo de sobrevuelo si el combustible lo permite.

La nave espacial New Horizons está ahora a 4.400 millones de millas (7.100 millones de kilómetros) de la Tierra, operando normalmente y acelerando más profundamente en el Cinturón de Kuiper a casi 31.300 millas (50.400 kilómetros) por hora.

El Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, diseñó, construyó y opera la nave espacial New Horizons, y administra la misión para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. La Oficina de Gestión Planetaria del Centro Marshall de Vuelos Espaciales proporciona la supervisión de la NASA para los Nuevos Horizontes. Southwest Research Institute, con sede en San Antonio, dirige la misión a través del investigador principal Stern y dirige el equipo científico, las operaciones de carga útil y la planificación científica de encuentros. New Horizons es parte del Programa Nuevas Fronteras administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama.

Última actualización: 14 de febrero de 2020, enlace publicación.

Editora: Tricia Talbert