Un algoritmo ayuda a descubrir una posible nueva estructura en el cinturón de Kuiper

Más allá de la órbita de Neptuno se extiende una vasta región de nuestro sistema solar conocida como el cinturón de Kuiper. Esta zona, hogar de cuerpos helados y planetas enanos como Plutón, se extiende hasta unas 50 unidades astronómicas (UA) del Sol —siendo una UA la distancia entre la Tierra y nuestra estrella—. Aunque los científicos llevan años estudiando estos remanentes de la formación del sistema solar, un nuevo estudio sugiere que todavía hay vecindarios ocultos por descubrir.

Crédito: NASA.

La historia de este descubrimiento se remonta a 2011, cuando un grupo de astrónomos detectó visualmente una zona más densa dentro del cinturón de Kuiper, situada a unas 44 UA.

Los objetos dentro de este núcleo se caracterizan por ser «dinámicamente fríos», lo que en términos astronómicos significa que tienen órbitas bastante ordenadas: presentan bajas inclinaciones y excentricidades en comparación con otros cuerpos del cinturón. Sin embargo, dado que aquel hallazgo se realizó mediante observación visual, existía la duda de si un análisis de datos más profundo podría revelar detalles ocultos que el ojo humano pasó por alto.

La inteligencia artificial entra en juego

Para resolver este misterio, investigadores de la Universidad de Princeton recurrieron a las matemáticas y la computación. Utilizaron un algoritmo de agrupamiento llamado DBSCAN, una herramienta de aprendizaje automático que busca patrones y grupos en los datos, la cual no se había aplicado anteriormente al cinturón de Kuiper de esta manera.

Estas dos imágenes de exposición múltiple del Hubble muestran objetos del cinturón de Kuiper sobre un fondo de estrellas en la constelación de Sagitario, a unos 6.400 millones de km de la Tierra. Crédito: NASA, ESA, SwRI, JHU/APL, Equipo de búsqueda de KBO de New Horizons.

El equipo analizó las órbitas de 1.650 objetos clásicos del cinturón. Al procesar estos datos, el algoritmo no solo volvió a encontrar el núcleo conocido a 44 UA, sino que identificó una estructura adicional y distinta ubicada un poco más cerca del Sol, a unas 43 UA.

Los investigadores han bautizado a este nuevo hallazgo como el «núcleo interno». Según el estudio, publicado en el servidor de preimpresión arXiv, esta estructura contiene entre el 7 % y el 10 % de los objetos clásicos del cinturón.

El cinturón de Kuiper es una región de material remanente de la historia temprana del sistema solar y se asemeja a un disco grueso más allá de la órbita de Neptuno. Por fuera de este cinturón se encuentra la nube de Oort. Tanto la nube de Oort como el cinturón de Kuiper podrían ser fuentes de cometas. Crédito: NASA.

Lo que hace especial a este grupo es que sus órbitas son aún más «frías» o estables que las del núcleo original; su distribución de excentricidad es más estrecha, lo que sugiere que podría tratarse de una población distinta de objetos.

Un misterio por resolver: ¿Dos estructuras o una gigante?

A pesar del entusiasmo, los científicos mantienen la cautela. El autor principal del estudio, Amir Siraj, explica que aún no está claro si el núcleo interno es una estructura totalmente independiente o si es simplemente una extensión del núcleo original.

Existe la posibilidad de que ambas estructuras sean en realidad una sola y gran agrupación que parece estar dividida. Esta aparente separación podría deberse a una resonancia gravitacional con Neptuno (específicamente la resonancia 7:4), que «limpia» el espacio entre ambas zonas, creando un vacío aparente a las 43.7 UA.

Los autores concluyen que hay dos explicaciones posibles: o el núcleo es mucho más grande de lo que se pensaba anteriormente, o efectivamente existe una nueva estructura distinta en el cinturón de Kuiper. Para confirmar cualquiera de las dos teorías, habrá que esperar a los datos que proporcionará el próximo Observatorio Vera C. Rubin y su estudio LSST, que promete arrojar nueva luz sobre los confines de nuestro vecindario cósmico.

Fuente: arXiv. Edición: MP.