El Observatorio Cuyano

Ultima Thule, un cuerpo primigenio con forma de muñeco de nieve en las afueras del sistema solar

Ya sabemos qué aspecto tiene un objeto del cinturón de Kuiper. Tal y como estaba previsto, el 1 de enero de 2019 a las 05:33 UTC la sonda New Horizons sobrevoló el objeto del cinturón de Kuiper 2014 MU69, más conocido por el nombre informal de Ultima Thule, a una distancia mínima de 3 500 kilómetros. Nunca antes un objeto humano había visitado un objeto del sistema solar situado tan lejos: nada más y nada menos que a 6 470 millones de kilómetros del Sol y 6 620 millones de kilómetros de la Tierra. Cuatro horas después del encuentro la sonda mandó una señal de telemetría indicando que el sobrevuelo había salido según lo previsto y que había adquirido 50 gigabits de datos que irá transmitiendo lentamente hasta septiembre de 2020. El encuentro fue muy breve porque la New Horizons pasó al lado de su objetivo a la increíble velocidad de 14,43 km/s, de ahí que toda la secuencia de observación con los diferentes instrumentos de la nave fuese totalmente automática. La señal de la New Horizons recorrió la enorme distancia que nos separa de la sonda y fue recibida por la red de espacio profundo (DNS) de la NASA a las 15:30 UTC. A las 20:15 UTC aproximadamente comenzaron a llegar los primeros datos e imágenes, que no se harían públicos hasta el 2 de enero. Y, después de tanto esfuerzo, ¿cómo es Ultima Thule? Pues se trata de un binario de contacto con unas dimensiones de unos 33 x 15 kilómetros formado por la unión de dos cuerpos casi perfectamente esféricos.

Imagen de Ultima Thule con una resolución de 140 m/píxel tomada a 28 000 km de distancia media hora antes del encuentro (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

El cuerpo más grande ha recibido el nombre de Ultima, mientras que el pequeño ha sido apodado Thule, una decisión muy original ;-). La forma de muñeco de nieve —o de robot BB8— se adapta casi a la perfección con lo previsto a partir de las ocultaciones de estrellas vistas desde la Tierra, aunque nadie podía esperar que las dos partes de Ultima Thule fuesen tan esféricas. Otros asteroides y cometas, como Halley, Borrelly, Tuttle, Churyumov-Gerasimenko o Hartley 2 tienen formas parecidas y se suponen que son binarios de contacto, pero Ultima Thule es el primer cuerpo del sistema solar en el que se aprecia claramente que estamos ante dos elementos distintos unidos por un cuello de pequeñas dimensiones. Más específicamente, todo apunta a que Ultima Thule nació con esta forma de muñeco de nieve, a diferencia de los cometas antes mencionados, los cuales probablemente han evolucionado hasta tener este aspecto por culpa de la sublimación de volátiles durante los repetidos pasos por el perihelio (aunque también es plausible que estos cometas tuviesen una forma original similar a Ultima Thule). Los asteroides con aspectos parecidos que conocemos no son primigenios y han obtenido ese aspecto a través de sucesos catastróficos, a veces ayudados por los efectos Yarkovsky y YORP. La forma de Ultima Thule indica que probablemente se ha creado mediante acreción de planetesimales. O lo que es lo mismo, que estamos ante un objeto primigenio. El choque de las dos partes de Ultima Thule para formar el cuerpo que vemos hoy en día fue extremadamente suave y tuvo que producirse a pocos km/h.

Ultima es rojizo según la cámara MVIC tomada a 137 000 km de distancia. La imagen a color original es la de la izquierda. A la derecha aparece superpuesta en la imagen en blanco y negro de la cámara LORRI (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Partes de Ultima Thule (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research. Institute).

El color de Ultima se parece al casquete polar norte de Caronte (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

La forma de Ultima se deduce claramente de la ocultación estelar desde la Tierra (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Ultima Thule tiene un periodo de rotación de 15 horas. La superficie aparece libre de grandes cráteres en las imágenes de media resolución de la cámara LORRI, aunque habrá que esperar a las imágenes de alta resolución para ver hasta qué punto este cuerpo ha sufrido la furia de los choques con otros cuerpos del sistema solar (en las imágenes recibidas Ultima estaba iluminado con el Sol justo detrás de la nave, de ahí que sea difícil diferenciar el relieve). El color de Ultima Thule captado por la cámara MVIC es rojizo tal y como se esperaba, sin duda debido a la presencia de sustancias orgánicas (tolinas) en la superficie. De hecho, el color recuerda mucho a Mordor Macula, el casquete del polo norte de Caronte, la mayor luna de Plutón. Ultima Thule parece ser un cuerpo con poca diferencia de brillo —en general es bastante oscuro—, aunque la región del cuello donde se encuentran los dos objetos es la más brillante. Esta zona es también la que presenta una mayor pendiente local (hasta 30º), por lo que quizás el brillo se deba a material fino que ha caído en esta zona, algo que ya vimos en el cometa Churyumov-Gerasimenko.

Variación de la pendiente en Ultima Thule(NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Variación de la reflectividad de Ultima (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Curva de luz de Ultima (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Posible proceso de formación de Ultima Thule (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Momento en el que se recibieron las primeras imágenes de Ultima Thule (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

El día 31 de diciembre la New Horizons mandó un conjunto de datos —denominados failsafe— por si el encuentro con 2014 MU69 terminaba en fracaso, una técnica que ya usó la sonda en su sobrevuelo con Plutón en 2015. La mejor imagen de Ultima era de apenas un par de píxeles, pero suficiente para aclarar uno el misterio de la curva de luz de las últimas semanas. Efectivamente, a lo largo de los últimos días el equipo de la New Horizons había intentado en vano medir la curva de luz de Ultima Thule para calcular su periodo de rotación. El motivo es que el eje de rotación del cuerpo apuntaba directamente hacia la nave, de ahí que no se pudiese medir ninguna variación en el brillo del objeto. A partir de las imágenes del 31 de diciembre se pudo medir que el periodo de rotación de Ultima Thule era de 15 o 30 horas (finalmente es de 15 horas).

La mejor imagen de Ultima Thule transmitida a la Tierra el 31 de diciembre (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

El eje de rotación de Ultima Thule apuntaba hacia la sonda (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Ultima Thule es un objeto del cinturón de Kuiper situado en una órbita ligeramente elíptica, 6 966 x 6 410 millones de kilómetros (46,4 x 42,7 Unidades Astronómicas), pero muy estable. Esto quiere decir que probablemente se trata de un objeto que ha permanecido prácticamente inalterado desde el origen del sistema solar. El cinturón de Kuiper es una zona del sistema solar situada más allá de la órbita de Neptuno que se extiende de 30 a 50 UA en la que se encuentran decenas de miles de objetos pequeños compuestos por roca y hielos (agua, amoniaco, metano, nitrógeno o dióxido de carbono). También existen otros cuerpos más grandes en esta región, como es el caso de Plutón, pero para entender la historia y características del cinturón de Kuiper es esencial visitar un objeto «normal» como Ultima Thule.

Modelo 3D de Ultima(NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Ahora deberemos esperar a los próximos meses para que la New Horizons transmita todos los datos del encuentro (dos de las características que permitieron reducir el coste de la New Horizons fueron la instalación de una antena de alta ganancia de pequeño tamaño y el uso de un único RTG, lo que limita la velocidad de transmisión de datos de forma drástica). Aunque el equipo de la misión intentará priorizar el envío de datos en función de su importancia, las imágenes de más alta resolución no se recibirán hasta febrero. Hay que tener en cuenta que el error en la posición de Ultima Thule con respecto a la New Horizons era tan alto que el pequeño cuerpo no estaba siempre en el campo de visión de los instrumentos de la sonda (la nave apuntaba a la zona más probable donde debía estar el objeto siguiendo instrucciones del control de la misión, pero no era capaz de «verlo» por sí misma). Afortunadamente, el equipo de la misión puede saber qué imágenes o conjuntos de datos son los más prometedores gracias a la información que llevan los metadatos, lo que permite seleccionar las fotografías que se deben mandar primero a la Tierra. La incertidumbre en la órbita de Ultima Thule fue el factor limitante más destacado que impidió un acercamiento a menor distancia. Por otro lado, si la sonda hubiera pasado demasiado cerca las imágenes habrían salido borrosas debido al elevado tiempo de exposición necesario para fotografiar un objeto situado a semejante distancia del Sol.

Análisis riguroso de la forma de Ultima Thule (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

En 1991 la sonda Galileo pasó por el asteroide 951 Gaspra. Era la primera vez que veíamos un asteroide de cerca. Sin embargo, el encuentro cayó en el olvido a los pocos años porque Gaspra era justo lo que todo el mundo esperaba de un asteroide: un cuerpo irregular con una superficie salpicada de cráteres. Hubo que esperar muchos años y otros encuentros con cuerpos menores del sistema solar para que tuviésemos una visión de conjunto de la enorme diversidad en formas y composición de los asteroides y cometas. Nadie imaginaba que el cometa Wild 2 tuviese unas extrañas oquedades en la superficie fruto de la sublimación de los volátiles internos, ni que los asteroides cercanos de pequeño tamaño como Ryugu y Bennu fuesen básicamente pilas de escombros sin partículas de pequeño tamaño en su superficie. O que un mundo tan pequeño como el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko presentase una variedad de paisajes tan abrumadora, con campos de dunas incluidos. Ultima Thule puede parecer otro pequeño objeto irregular del montón, pero es el primer ejemplar del cinturón de Kuiper que contemplamos de cerca y su estudio nos permitirá comprender mejor la formación del sistema solar.