El Telescopio Webb detecta dióxido de carbono y perodixe de hidrógeno en Caronte, la luna de Plutón

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha revelado cosas maravillosas sobre el Universo.

Utilizando su sofisticada óptica infrarroja, miró más profundamente en el espacio (y más atrás en el tiempo) que cualquier observatorio hasta la fecha, recopilando datos sobre las primeras galaxias que se formaron en nuestro Universo.

También obtuvo espectros de exoplanetas, revelando cosas sobre la composición química de sus atmósferas.

Además, Webb proporcionó algunas vistas impresionantes de objetos de nuestro Sistema Solar, como Júpiter y su aurora, los anillos y lunas de Saturno, y Neptuno y sus satélites.

Recientemente, un equipo dirigido por investigadores del Southwest Research Institute (SwRI) utilizó el espectrógrafo de infrarrojo cercano Webb (NIRSpec) para observar más de cerca el sistema Plutón-Caronte.

Sus observaciones detectaron por primera vez dióxido de carbono y peróxido de hidrógeno congelados en la superficie de la luna más grande de Plutón.

Estos descubrimientos se suman a lo que los científicos han aprendido sobre el inventario químico de Caronte a través de telescopios terrestres y la misión New Horizons.

También revela más sobre la composición química de los numerosos objetos que componen el Cinturón de Kuiper.

El equipo estuvo dirigido por Silvia Protopapa, científica principal del Departamento de Estudios Espaciales de SwRI y co-investigadora de la misión New Horizons.

A ella se unieron miembros del Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI), el Instituto Espacial de Florida, el Observatorio Lowell, el Instituto SETI, el Instituto Pinhead, el Instituto de Astrofísica Espacial, el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (JHUAPL), la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) y el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA.

El artículo que detalla sus hallazgos apareció recientemente en Nature Communications.

Las observaciones fueron parte del programa 1191 de Observación en Tiempo Garantizado (GTO) de Webb, que se basó en la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de Webb para estudiar los objetos del cinturón de Kuiper (KBO).

El Dr. John Stanberry, investigador principal del programa, es científico de instrumentos para la NIRCam de Webb en el Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI).

El equipo utilizó el NIRSpec de Webb para realizar cuatro observaciones del sistema Plutón-Caronte entre 2022 y 2023, proporcionando una cobertura completa del hemisferio norte de Caronte.

Las mediciones espectroscópicas de Webb revelaron firmas de dióxido de carbono, que el equipo comparó con mediciones de laboratorio y modelos espectrales detallados de la superficie.

Llegaron a la conclusión de que el dióxido de carbono está presente principalmente como una capa superficial en una superficie rica en agua helada. Como explicó el Dr. Protopapa en un comunicado de prensa reciente de SwRI:

«Caronte es el único objeto de tamaño mediano del Cinturón de Kuiper, en el rango de 300 a 1.000 millas de diámetro, que ha sido mapeado geológicamente, gracias a la misión New Horizons liderada por SwRI, que voló a través del sistema Plutón en 2015.

A diferencia de muchos de los objetos más grandes del cinturón de Kuiper, la superficie de Caronte no está cubierta por hielo altamente volátil como el metano y, por lo tanto, proporciona información valiosa sobre cómo procesos como la exposición a la luz solar y la formación de cráteres afectan a estos cuerpos lejanos.

«Nuestra interpretación preferida es que la capa superior de dióxido de carbono se origina en el interior y quedó expuesta a la superficie a través de eventos de cráteres. Se sabe que el dióxido de carbono está presente en «regiones del disco protoplanetario a partir del cual se formó el sistema de Plutón».

El peróxido de hidrógeno se forma cuando el hielo de agua se descompone a nivel atómico mediante la exposición a la luz ultravioleta, partículas cargadas del Sol (viento solar) y rayos cósmicos galácticos. Su presencia en la superficie de Caronte indica que la superficie rica en hielo de agua está sujeta a fotólisis.

Esto es similar a cómo la exposición a la radiación solar hace que el metano cree tolinas, lo que explica por qué los cuerpos en el Sistema Solar exterior tienen una apariencia turquesa. El Dr. Ujjwal Raut de SwRI, líder del Laboratorio Cornell para Ciencia y Educación basada en Aceleradores (CLASSE) y segundo autor del artículo, dijo:

«Los experimentos de laboratorio llevados a cabo en las instalaciones CLASSE (Centro de Experimentos de Laboratorio de Astrofísica y Ciencias Espaciales) del SwRI fueron fundamentales para demostrar que el peróxido de hidrógeno puede formarse incluso en mezclas de dióxido de carbono y hielo de agua en condiciones análogas a las de Caronte».

Los hallazgos del equipo demuestran la capacidad de Webb para revelar firmas superficiales complejas, que pueden brindarles a los astrónomos más información sobre la composición química, la formación y la evolución de los cuerpos en nuestro Sistema Solar y más allá. Estas mismas capacidades permiten a los astrónomos caracterizar las atmósferas de los exoplanetas para ver si tienen los ingredientes necesarios para sustentar la vida (tal como la conocemos).

«Los nuevos conocimientos fueron posibles gracias a la sinergia entre las observaciones de Webb, el modelado espectral y los experimentos de laboratorio y posiblemente sean aplicables a otros objetos similares de tamaño mediano más allá de Neptuno», dijo Protopapa.

Escrito por Matt Williams/Universo hoy.