Las claves
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Un nuevo estudio ha identificado una estructura fósil en el cinturón de Kuiper, más allá de Neptuno, que habría permanecido prácticamente intacta durante 4.500 millones de años.
Esta estructura, denominada ‘núcleo interno’, se sitúa alrededor de las 43 unidades astronómicas del Sol y se caracteriza por órbitas extremadamente circulares y poco perturbadas.
El descubrimiento de este núcleo interno, además del ya conocido ‘kernel’ de 44 UA, desafía los modelos actuales sobre la migración de Neptuno y la evolución temprana del Sistema Solar.
Las propiedades químicas y orbitales de estos objetos refuerzan la idea de que son cápsulas del tiempo que conservan información sobre la formación y los procesos primordiales del Sistema Solar.
A simple vista, el Sistema Solar parece ya cartografiado al milímetro: ocho planetas, algún planeta enano famoso y un cinturón de cuerpos helados más allá de Neptuno. Pero un nuevo trabajo sugiere que, en esa periferia fría y oscura, podría ocultarse una estructura «muy antigua y prácticamente intacta». Un anillo de objetos a unas 43 unidades astronómicas (UA) del Sol que conservaría memoria directa de los primeros pasos de nuestro vecindario cósmico.
Para situarnos, el cinturón de Kuiper es una especie de versión ampliada y helada del cinturón de asteroides. Se extiende, de forma aproximada, entre las 30 y las 50 UA (recordemos: una UA es la distancia media Tierra-Sol) y alberga millones de cuerpos de hielo y roca, desde pequeñas rocas hasta mundos como Plutón, Makemake o Eris. En contraste, la hipotética nube de Oort estaría miles de veces más lejos; el cinturón de Kuiper es, por así decirlo, la frontera «cercana» del Sistema Solar exterior, formada por restos de la época en la que se estaban construyendo los planetas.
Durante mucho tiempo se pensó que ese cinturón era un anillo más o menos uniforme de escombros helados. Sin embargo, los grandes cartografiados de las últimas dos décadas han ido borrando esa imagen simplificada. En 2011, el equipo de la Canada-France Ecliptic Plane Survey (CFEPS) analizó en detalle las órbitas de decenas de objetos transneptunianos y mostró que el cinturón «clásico» no es una sola población, sino que se divide en componentes «fríos» y «calientes» (según su inclinación orbital) y, dentro de los fríos, en subestructuras muy marcadas. Una de ellas, concentrada en una franja de apenas una UA de grosor alrededor de las 44 UA y con órbitas casi circulares, recibió el nombre de kernel o «núcleo».
Ese kernel se convirtió rápidamente en una pieza clave para reconstruir la historia del Sistema Solar. Muchos modelos lo interpretan como una población prácticamente «de nacimiento»: objetos que se formaron muy cerca de donde están hoy, y que apenas han sido perturbados por choques o encuentros gravitatorios intensos. Varios trabajos han propuesto que este grupo tan peculiar se explica si, durante la migración hacia afuera de Neptuno, el planeta dio un pequeño «salto» en su órbita, liberando un enjambre de cuerpos que estaban atrapados en resonancia y dejándolos congelados alrededor de 44 UA.
El nuevo estudio, firmado por Amir Siraj, Christopher Chyba y Scott Tremaine, se pregunta si el kernel es la única de estas estructuras fósiles o si se nos escapa algo más. Para responderlo, los autores han reunido una muestra de 1.650 objetos del cinturón de Kuiper con órbitas bien determinadas y han aplicado un algoritmo de inteligencia de datos.
Cápsula orbital casi intacta
El procedimiento funciona como una prueba de estrés: primero comprueban si el algoritmo es capaz de recuperar el kernel clásico ya conocido. Si lo ve con claridad, entonces tiene sentido preguntarle qué otras agrupaciones emergen por sí solas en los datos. El resultado es llamativo: además del kernel de 44 UA, el sistema detecta otra concentración de órbitas muy frías, ligeramente más cerca del Sol, centrada en torno a las 43 UA. Los autores la bautizan como inner kernel o «núcleo interno» y estiman que podría concentrar del 7% al 10% de los objetos del cinturón clásico, una fracción nada despreciable si se confirma.
Lo que hace especial a este núcleo interno no es solo su posición, sino lo «calmadas» que son sus órbitas. Sus excentricidades libres —una medida de lo alargadas que están las trayectorias cuando descontamos efectos colectivos— se distribuyen en un rango muy estrecho (aproximadamente entre 0,01 y 0,06), todavía más bajo que el del kernel clásico. Traducido a lenguaje cotidiano: no estamos ante cuerpos que hayan sido zarandeados durante miles de millones de años, sino ante una comunidad de objetos que describe círculos casi perfectos, como si apenas hubieran sufrido tirones gravitatorios fuertes desde que se formaron.
Ese grado de «tranquilidad» orbital es justo lo que lleva a Siraj a describir el núcleo interno como una estructura muy antigua y poco perturbada: en dinámica planetaria, cuanto más circular y coplanaria es una población, más probable es que sea un fósil del disco original. El contraste con otras regiones del cinturón, llenas de órbitas más elípticas e inclinadas, sugiere que el núcleo interno podría haber quedado protegido de las etapas más violentas de la evolución del Sistema Solar, cuando los gigantes gaseosos cambiaban de posición y arrojaban cuerpos helados en todas direcciones.
Si este núcleo existe realmente, se convierte en un nuevo test muy fino para los modelos de migración de Neptuno. Las simulaciones que tratan de explicar la arquitectura del cinturón de Kuiper —incluyendo trabajos sobre la supervivencia del cinturón frío durante la posible inestabilidad temprana de los gigantes, como los de Konstantin Batygin o Rodney Gomes— ya estaban ajustadas para reproducir el kernel clásico. Añadir un segundo anillo frío, justo un poco más adentro y aún más «inmaculado», obliga a afinar cuán suave o «a saltos» fue el movimiento de Neptuno, cuánto tiempo duró y cuántos planetesimales masivos, es decir, objetos sólidos formados alrededor de estrellas jóvenes que son los bloques de construcción para los planetas, estaban presentes en el disco original.
Este tipo de estructuras no se estudian solo por sus órbitas. La población fría del cinturón de Kuiper también se ha revelado peculiar por otros motivos: alberga una gran cantidad de binarios ultra-anchos (parejas de cuerpos muy separados pero débilmente ligados), y su distribución de tamaños muestra un corte exponencial a partir de unos 400 kilómetros de diámetro, algo que encaja mejor con escenarios de formación rápida por inestabilidades en el disco que con un crecimiento lento por choques uno a uno. Cartografiados como el Outer Solar System Origins Survey (OSSOS) han sido fundamentales para establecer estas propiedades y reforzar la idea de que la región fría del cinturón es, en gran medida, una cápsula del tiempo de la nebulosa protoplanetaria.
En paralelo, los astrónomos también están explorando qué nos cuentan la química y el color de estos objetos. Observaciones recientes con el telescopio espacial James Webb y otros instrumentos han analizado el hielo de metanol y otros compuestos en las superficies de varios objetos transneptunianos, confirmando que muchos conservan mezclas de hielos y materia orgánica muy poco procesadas desde la infancia del Sistema Solar. Esa combinación de dinámicas muy calmadas y superficies antiguas refuerza la idea de que los cinturones fríos, kernels incluidos, no son simples basureros cósmicos, sino laboratorios idealmente preservados sobre cómo se montan los ladrillos de los planetas.