Mediante simulaciones informáticas, los científicos de la NASA han reconstruido la historia de cómo el planeta enano Haumea, que se encuentra en el Cinturón de Kuiper más allá de la órbita del planeta más exterior, Neptuno, se convirtió en uno de los objetos más inusuales del sistema solar.
Casi del tamaño de Plutón, Haumea es extraño en varios aspectos. Gira mucho más rápido que cualquier cuerpo de su tamaño, realizando una rotación sobre su eje en solo cuatro horas. Debido a su rápido giro, Haumea tiene la forma de una pelota de fútbol americano desinflada en lugar de una esfera. Su superficie, compuesta en gran parte por hielo de agua, es diferente a casi cualquier otra superficie de los cuerpos ubicados en el Cinturón de Kuiper, excepto las de una docena de “hermanos” que tienen órbitas similares a Haumea y parecen estar relacionados con él, constituyendo la única “familia” conocida de objetos en el cinturón de Kuiper.
“¿Cómo surgió algo tan extraño como Haumea y su familia?” dijo Jessica Noviello, científica del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland).
Esta pregunta inspiró a Noviello y a sus colegas a recurrir a modelos informáticos que, en teoría, podrían reconstruir a Haumea desde cero para comprender los procesos químicos y físicos que le dieron forma.
“Explicar lo que le sucedió a Haumea nos obliga a poner límites de tiempo a todas estas cosas que acontecieron cuando se estaba formando el sistema solar, por lo que comenzará a conectar todo en el sistema solar”, dijo Steve Desch, profesor de astrofísica en la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, quien trabajó con Noviello y otros colegas en el experimento de modelado descrito en Planetary Science Journal del 29 de septiembre.
Noviello conoció a Desch cuando ella era becaria de investigación en su laboratorio de 2019 a 2020. Desch estuvo trabajando con sus estudiantes durante varios años para tratar de unir pistas dispares en una historia clara sobre la evolución de Haumea.
“Haumea tiene muchas partes extrañas y geniales”, dijo Desch, “y tratar de explicarlas todas a la vez ha sido un desafío”.
Haumea está demasiado lejos para poder medir con precisión a través de un telescopio terrestre, y ninguna misión espacial lo ha visitado todavía, por lo que los datos son escasos. Por lo tanto, para estudiar Haumea (y otros cuerpos poco conocidos), los científicos usan modelos informáticos para hacer predicciones que llenen los vacíos.
Los investigadores comenzaron introduciendo solo tres datos en sus modelos: el tamaño y la masa estimados de Haumea, y su rápido “día” de cuatro horas.
Los modelos mostraron una predicción afinada del tamaño de Haumea, su densidad general y el tamaño de su núcleo, entre otras características. Luego, Noviello introdujo esta información en ecuaciones matemáticas que la ayudaron a calcular la cantidad de hielo en Haumea y el volumen del planeta enano. Además, calculó cómo se distribuye la masa de Haumea y cómo eso afecta su giro. Con esta información simuló miles de millones de años de evolución para ver qué combinación de características del bebé Haumea evolucionaron hasta convertirse en el planeta enano maduro que es hoy.
“Queríamos entender fundamentalmente a Haumea antes de retroceder en el tiempo”, dijo Noviello.
Los científicos asumieron que en sus primeros tiempos Haumea era un 3% más masivo. También asumieron que Haumea probablemente tenía una velocidad de giro diferente y era más grande en volumen. Luego, cambiaron ligeramente una de estas características a la vez en sus modelos, como variar el tamaño de Haumea y realizaron docenas de simulaciones para ver cómo los pequeños cambios en sus primeros años influirían en la evolución de Haumea. Cuando las simulaciones concluyeron en resultados similares al Haumea actual, los científicos supieron que habían realizado una historia que coincidía con la realidad.
Basándose en su modelo, Noviello y sus colegas plantean la hipótesis de que cuando los planetas se estaban formando inicialmente y todo giraba alrededor del sistema solar, Haumea chocó con otro objeto. Aunque este impacto habría desprendido piezas, Noviello y sus colegas sugieren que esas piezas no son la familia Haumean que vemos hoy, como han propuesto otros científicos. Un impacto tan poderoso, dicen, habría lanzado piezas de Haumea en órbitas mucho más dispersas que las que tienen los miembros de la familia.
La familia haumeana que vemos hoy, en cambio, llegó más tarde, cuando la estructura del planeta enano estaba tomando forma: el material rocoso y denso se asentó en el centro mientras que el hielo de menor densidad subía a la superficie, dijo Desch, “y cuando concentras toda la masa hacia el eje, disminuye el momento de inercia, por lo que Haumea terminó girando incluso más rápido de lo que lo hace hoy”. Lo suficientemente rápido, calcularon los científicos, que ese hielo se desprendió de la superficie formando la familia Haumean.
El coautor del artículo Marc Neveu, investigador del Goddard de la NASA dedujo que mientras tanto, las rocas de Haumea, que, como todas las rocas, son ligeramente radiactivas, generaron calor que derritió algo de hielo, creando un océano debajo de la superficie (que ya no existe). El agua empapó el material rocoso en el centro de Haumea e hizo que se hinchara hasta formar un gran núcleo hecho de arcilla, que es menos denso que la roca. El núcleo más grande aumentó el momento de inercia y, por lo tanto, ralentizó el giro de Haumea a su velocidad actual.
Edición: R. Castro.