El telescopio James Webb observa los anillos de Cariclo con una técnica de ocultación de alta precisión

En 2013, un equipo científico internacional observó cómo Cariclo, un planeta menor situado entre Saturno y Urano, pasaba por delante de una estrella de fondo, una técnica que se conoce como ocultación. Sorprendentemente, la estrella parpadeó dos veces antes y después de desaparecer detrás de Cariclo, lo que reveló la presencia de dos anillos finos y densos, los primeros detectados alrededor de un objeto del Sistema Solar que no fuera un planeta gigante. Los anillos han sido observados ahora por el telescopio espacial James Webb (JWST), en su primera ocultación estelar observada.

“En un hito observacional de alta precisión, el 18 de octubre de 2022 pudimos observar los descensos en brillo que el paso de Cariclo produjo en la estrella Gaia DR3 6873519665992128512. Las sombras de los anillos se detectaron claramente, mostrando una nueva forma de estudiar el Sistema Solar con el James Webb”, indica Pablo Santos-Sanz, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que lideró la campaña de observación.

La curva de luz de la ocultación tomada por la cámara infrarroja NIRCam del Webb muestra las caídas en el brillo de la estrella (Gaia DR3 6873519665992128512) cuando los anillos de Cariclo pasaron frente a ella el 18 de octubre. La estrella no pasó detrás de Cariclo desde el punto de vista de Webb, sino detrás de sus anillos. Cada pico corresponde a las sombras de los dos anillos alrededor de Cariclo. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI). Ciencia: Pablo Santos-Sanz (IAA/CSIC), Nicolás Morales (IAA/CSIC), Bruno Morgado (UFRJ, ON/MCTI, LIneA).

Los anillos de Cariclo están compuestos probablemente por pequeñas partículas de hielo de agua mezcladas con material oscuro, restos de un cuerpo helado con el que colisionó en el pasado. Cariclo es demasiado pequeño y se halla demasiado lejos para que incluso el JWST pueda obtener imágenes directas de los anillos, de modo que las ocultaciones son la única herramienta para caracterizar los anillos.

«A medida que profundicemos en los datos, exploraremos si resolvemos limpiamente los dos anillos. A partir de las curvas de luz de la ocultación exploraremos el grosor de los anillos, así como los tamaños y colores de las partículas que los forman. Esperamos comprender mejor por qué este pequeño cuerpo tiene anillos, y tal vez detectar otros más débiles», añade Pablo Santos-Sanz.

Poco después de la ocultación, el JWST volvió a apuntar a Cariclo, en esta ocasión para observar la luz del Sol reflejada por Cariclo y sus anillos, que aportó un espectro con una clara presencia de hielo de agua en el sistema. «Los espectros de los telescopios terrestres habían insinuado la presencia de este hielo, pero la exquisita calidad del JWST reveló por primera vez la clara firma del hielo cristalino», apunta Noemí Pinilla-Alonso, responsable de las observaciones espectroscópicas de Cariclo realizadas por el JWST. «Dado que las partículas de alta energía transforman el hielo de estado cristalino a amorfo, la detección de hielo cristalino indica que el sistema de Cariclo experimenta microcolisiones continuas que exponen el material prístino o desencadenan procesos de cristalización», apunta Dean Hines, investigador del STSI que participa en el trabajo.

La mayor parte de la luz reflejada en el espectro procede del propio Cariclo, y los modelos sugieren que el área del anillo observada con el JWST es unas cinco veces menor que el área del propio cuerpo. La alta sensibilidad de JWST, en combinación con modelos detallados, permitirán distinguir las firmas debidas al material de los anillos y al propio Cariclo. «Observando Cariclo con JWST durante varios años podremos aislar la contribución de los anillos a medida que cambia nuestro ángulo de visión respecto a ellos», afirma Pinilla-Alonso (NASA).

A la gran sensibilidad y capacidad infrarroja del JWST, se unen el rendimiento científico único que ofrecen las ocultaciones y el detalle que aportan los espectros. Estas exitosas observaciones espectroscópicas y de ocultación de Cariclo con JWST abren la puerta a una nueva forma de caracterizar objetos pequeños en el Sistema Solar externo.

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