Entre las órbitas de Júpiter y Neptuno habitan unos cuerpos conocidos como centauros, que presentan tamaños de hasta trescientos kilómetros de diámetro. Se trata de cuerpos helados relacionados con otros aun más lejanos llamados objetos transneptunianos, situados más allá de la órbita de Plutón, en los confines del Sistema Solar. Los objetos transneptunianos abarcan una gran variedad de tamaños, desde unos pocos kilómetros hasta los miles de kilómetros. Los más grandes se consideran también planetas enanos, como el propio Plutón, Eris o Haumea. Creemos que, tanto los centauros como los objetos transneptunianos, son los ladrillos que sobraron tras la formación de los planetas del Sistema Solar, hace unos cuatro mil seiscientos millones de años. En ese sentido han sido testigos tanto de la formación como de la evolución de nuestro sistema planetario, y conservan en su seno información relevante para entender nuestro sistema e incluso otros sistemas extrasolares. Estudiar estos cuerpos no es tarea fácil: son objetos muy lejanos, y muchos de ellos apenas reflejan la luz solar (tienen lo que los astrónomos llamamos un albedo muy bajo), de modo que para caracterizarlos hacen falta a menudo grandes telescopios, e incluso telescopios espaciales como el Hubble (NASA), el Spitzer (NASA) o el Herschel (ESA-NASA). Estos últimos telescopios (Spitzer y Herschel) trabajan en el rango infrarrojo, es decir, son capaces de medir la emisión térmica de estos objetos distantes y helados. Esta emisión nos permite calcular, usando un modelo termofísico, los tamaños de los objetos transneptunianos y centauros, así como sus albedos, aunque con errores del orden del 10%. Conocidos el tamaño y el albedo podemos también calcular, para los objetos que tengan satélites, la densidad, que es una de las magnitudes físicas más complicadas de determinar, y que nos da acceso a las propiedades internas de estos cuerpos. Este tipo de medidas térmicas solo son posibles desde telescopios en el espacio, y usando algunos radiotelescopios situados en tierra (muy pocos, y con tiempo de observación muy difícil de conseguir). Una medida mucho más precisa de tamaños, albedos y densidades puede conseguirse mediante sondas espaciales como la New Horizons, que visitó Plutón y sus satélites, y que obtuvo estas y muchas otras medidas in situ.

La técnica de las ocultaciones

Otras formas de obtener información de estos objetos es midiendo la luz que nos llega de ellos (fotometría), descomponiendo la luz a la búsqueda de la firma de determinados elementos y compuestos químicos (espectroscopía) o, como ya hemos visto, midiendo la emisión térmica de la superficie de estos objetos (método radiométrico), o visitándolos con naves espaciales. Pero… ¿existe alguna otra técnica que nos permita obtener información “extra” de estos objetos? La respuesta es que sí: la llamada técnica de las ocultaciones estelares. Esta técnica es bien conocida desde hace tiempo en el campo de los asteroides del cinturón principal -los objetos rocosos de hasta mil kilómetros de diámetro que orbitan entre Marte y Júpiter-. La idea es predecir cuándo uno de estos cuerpos oculta la luz de una estrella visto desde un lugar concreto de la tierra; los observadores bajo la sombra producida por el objeto podrán ver un guiño estelar que les permitirá medir con precisión el tamaño del objeto y, si hay más de un observador situado a una distancia adecuada del primero, incluso podrán determinar su forma. Esta técnica también permite detectar la presencia de material alrededor del objeto, como satélites o anillos, y caracterizarlo, e incluso permite descubrir y estudiar con gran precisión atmósferas muy tenues, como en el caso de Plutón, con una atmósfera de entre diez microbares y diez nanobares dependiendo de la altura. La técnica de las ocultaciones estelares es por ello una técnica relativamente directa y muy potente para obtener el tamaño y la forma de cuerpos del Sistema Solar con errores de unos pocos kilómetros, y para detectar y caracterizar detalles muy finos y tenues como satélites, anillos o atmósferas. A partir de esta información es posible obtener también el albedo superficial. Todas estas medidas tendrán además precisiones comparables a las de una misión espacial. A primera vista esta parece una técnica estupenda para aplicar al estudio de objetos transneptunianos y centauros, pero, como se suele decir, el demonio está en los detalles.

Compleja, pero muy eficaz

Veamos los problemas que surgen al usar la técnica de las ocultaciones estelares con estos objetos. En primer lugar, el tamaño angular que subtienden en el plano del cielo es muy pequeño: un objeto transneptuniano de los más grandes como Eris, con unos dos mil trescientos kilómetros de diámetro medio a una distancia de noventa y seis veces la distancia Tierra-Sol, subtiende un tamaño angular en el plano del cielo de solo unos treinta milisegundos de arco equivalente, para hacernos una idea, al tamaño angular de una moneda de un euro vista a unos ciento cuarenta kilómetros de distancia. Objetos más pequeños (y más abundantes) tienen tamaños angulares en el plano del cielo de solo diez o quince milisegundos de arco. En segundo lugar, hasta hace muy poco tiempo la precisión en la posición de las estrellas en el cielo era comparable a los tamaños angulares de estos objetos. Este último problema está hoy día siendo superado gracias a las posiciones estelares extremadamente precisas que nos está facilitando el satélite Gaia de la ESA. En los próximos años catálogos estelares incluso más precisos y completos serán posibles gracias a Gaia. El tercer problema a la hora de predecir cuándo un objeto transneptuniano o un centauro pasará por delante de una estrella es la gran incertidumbre en las órbitas de estos objetos. Los primeros transneptunianos (salvo Plutón, descubierto en 1930) se descubrieron en el año 1992, lo que significa que, en el mejor de los casos, hemos observado apenas quince o dieciséis años para órbitas que tardan en completarse varios cientos de años. De todo ello se deriva un gran desconocimiento de sus elementos orbitales, lo que nos impide predecir su posición en el cielo con la suficiente precisión como para saber cuándo uno de estos objetos ocultará una estrella dada.

A la vista de todo esto, parece tarea muy complicada predecir y observar una ocultación estelar por uno de estos objetos dado su pequeño tamaño angular, la incertidumbre de su posición en el cielo y la incertidumbre en la posición de las propias estrellas susceptibles de ser ocultadas. Pese a todo, finalmente hemos conseguido en los últimos años (y no sin gran esfuerzo), predecir y observar algunas de estas ocultaciones. La primera de ellas (de nuevo exceptuando Plutón, cuya órbita está mucho mejor determinada pues se descubrió hace ya ochenta y ocho años) se observó en el año 2009, y a partir de entonces han podido ser predichas y observadas con éxito treinta y ocho ocultaciones por veinte transneptunianos. Muchas de ellas han sido ocultaciones observadas desde un único lugar (u ocultaciones con una sola cuerda), que solo dan una cota al tamaño y albedo del objeto, pero no dan información de su forma. De las ocultaciones observadas desde varios lugares bajo la sombra (multi-cuerda) se han obtenido algunos resultados muy relevantes: hemos averiguado que el transneptuniano y planeta enano Eris tiene un tamaño comparable al de Plutón, y refleja alrededor del 96% de la luz que recibe del Sol, lo que significa que es más reflectante que un espejo, debido posiblemente al nitrógeno congelado que cubre toda su superficie; también hemos sabido que Makemake puede tener una atmósfera incompleta y muy tenue y que los centauros Cariclo, y posiblemente Quirón, tienen un sistema de anillos cuyo origen es aún desconocido.
Uno de los últimos descubrimientos en este campo ha sido posible gracias al guiño estelar producido el pasado enero de 2017 por el planeta enano Haumea cuando se hallaba a unos siete mil seiscientos millones de kilómetros de la Tierra. Como principales resultados de esta ocultación, observada desde diez lugares bajo la sombra, destaca que Haumea es menos denso y más grande de lo que se pensaba (su lado mayor mide 2322 kilómetros, comparable al propio Plutón), que su superficie es menos reflectante de lo esperado y que posee un anillo fino y denso a su alrededor. Se trata de la primera vez que se detecta un anillo alrededor de un planeta enano y su origen, aunque hay varias teorías posibles, sigue siendo un misterio. Además, se ha determinado la forma tridimensional de Haumea, y se ha visto que no es compatible con el equilibrio hidrostático para su densidad, lo que sugiere que quizá sea necesario introducir otros conceptos como la física granular, o un interior diferenciado por capas -como la tierra- como posibles explicaciones para la forma obtenida.
Otra ocultación estelar, producida por el centauro 2002 GZ32 en 2017, también apunta a que este cuerpo podría no estar en equilibrio hidrostático, así que anillos y objetos con formas que no cumplen con el equilibrio hidrostático podrían ser mucho más comunes entre los objetos transneptunianos y los centauros de lo que pensábamos. Esto abre una vía de investigación novedosa dentro del estudio de los cuerpos remotos del Sistema Solar. No perdamos de vista además que toda esta nueva información se ha obtenido a partir de la observación de un guiño estelar que, en la mayoría de los casos, dura menos de uno o dos minutos. Por último, es muy importante destacar que el trabajo previo para poder predecir uno de estos guiños estelares puede llevar varios años de intenso y detallado trabajo, porque, como ya hemos visto, el demonio, casi siempre, está en los detalles.