El telescopio Webb detecta gas metano en el planeta enano Makemake

Makemake, uno de los grandes cuerpos helados del Cinturón de Kuiper, ha pasado a un selecto grupo de mundos del Sistema Solar exterior donde se ha confirmado la presencia de gas en la superficie. Gracias al Telescopio Espacial James Webb, se ha detectado metano en fase gaseosa sobre este planeta enano, situado más allá de Plutón. El hallazgo sugiere que Makemake no es un cuerpo estático y congelado, sino un mundo en el que aún existe intercambio entre el hielo de la superficie y el espacio circundante.

El metano es un compuesto abundante en la superficie sólida de Makemake, donde se encuentra congelado debido a las bajísimas temperaturas que imperan en esta región del Sistema Solar. La novedad es que ahora se ha identificado también como gas, lo que implica que, de algún modo, parte de ese hielo se está sublimando —es decir, pasando directamente de estado sólido a gaseoso— o bien está siendo liberado mediante procesos más violentos. Este hallazgo convierte a Makemake en el segundo objeto transneptuniano, después de Plutón, en mostrar metano atmosférico.

Los datos del Webb revelaron señales espectrales de metano en forma de fluorescencia, un fenómeno en el que las moléculas absorben la radiación solar y la reemiten en longitudes de onda características. Esa firma es inequívoca del gas en fase libre sobre la superficie, lo que abre dos posibles escenarios. Por un lado, podría tratarse de una tenue atmósfera sostenida por la sublimación continua de los hielos superficiales, similar a lo que se observa en Plutón. Por otro, podría deberse a episodios más transitorios, como liberaciones localizadas de gas comparables a columnas criovolcánicas o a los procesos de desgasificación de un cometa.

Los modelos que acompañan al estudio sitúan las condiciones de este gas en torno a 40 K (–233 ºC) de temperatura y una presión de apenas 10 picobares, es decir, cien mil millones de veces menor que la presión atmosférica en la superficie terrestre. Se trataría de una atmósfera extremadamente delgada, incluso más tenue que la de Plutón, y difícil de detectar con otros instrumentos que no tengan la sensibilidad del Webb.

Makemake tiene unos 1.430 km de diámetro, lo que lo convierte en el tercer planeta enano más grande conocido, solo por detrás de Plutón y Eris. Observaciones anteriores, como ocultaciones estelares, no habían detectado una atmósfera global, aunque se barajaba la posibilidad de que existiera una envoltura muy tenue o fenómenos puntuales de escape de gas. A esto se suman anomalías térmicas registradas en el infrarrojo, que sugerían heterogeneidades en su superficie helada y potenciales “puntos calientes” relacionados con actividad interna o superficial. La confirmación del metano en fase gaseosa encaja ahora con esas pistas previas.

Este descubrimiento coloca a Makemake en un contexto más dinámico dentro del Sistema Solar exterior. Hasta ahora, los mundos con interacción comprobada entre superficie y atmósfera eran escasos, limitados principalmente a Plutón y, en otra escala, a Tritón, la gran luna de Neptuno. La detección en Makemake amplía ese grupo e indica que el intercambio de volátiles sigue siendo un proceso activo incluso a las enormes distancias del Sol. Comprender estos mecanismos ayuda a reconstruir la evolución térmica y química de los cuerpos helados y ofrece claves sobre la historia del propio Cinturón de Kuiper.

El origen exacto del gas de metano sigue sin estar claro. Si se trata de una atmósfera estacional sostenida por la sublimación del hielo, las variaciones a lo largo de la órbita de Makemake —que tarda más de 300 años en rodear al Sol— podrían modular la intensidad de este fenómeno. Si en cambio se trata de procesos eruptivos o criovolcánicos, entonces habría que plantear una fuente de energía interna capaz de movilizar el hielo y expulsar gas, algo que todavía está por confirmarse. En cualquier caso, las tasas de escape estimadas para este escenario son del orden de cientos de kilogramos por segundo, comparables a las columnas de agua detectadas en Encélado, la luna helada de Saturno.

El papel del Webb ha sido fundamental, ya que sus observaciones en el infrarrojo ofrecen la resolución necesaria para detectar la fluorescencia del metano. Futuras campañas con este telescopio, aprovechando resoluciones espectrales más finas, permitirán discriminar entre una atmósfera estable y una desgasificación puntual. Además, telescopios terrestres de nueva generación podrán contribuir con datos complementarios en ocultaciones estelares y observaciones térmicas.

El hallazgo de metano en Makemake confirma que incluso en los confines del Sistema Solar persisten procesos activos de intercambio entre superficie y entorno, como pudimos comprobar con la New Horizons en su sobrevuelo sobre Plutón. Este descubrimiento nos recuerda que los mundos helados más allá de Neptuno no son fósiles inertes, sino escenarios dinámicos donde los hielos aún evolucionan y debido a la distancia se sabe bastante poco. La investigación de Makemake y otros objetos del Cinturón de Kuiper promete seguir revelando la diversidad y complejidad de los procesos que ocurren en estas regiones remotas.

Referencias

  • Huynh, T. et al. (2025). Fluorescent Emission of Methane Gas Detected on Dwarf Planet Makemake. The Astrophysical Journal Letters, 991(1), L12.

¿Criovulcanismo o un anillo? El telescopio Webb detecta una anomalía térmica en el planeta enano Makemake

Una región más cálida de lo previsto en Makemake podría deberse a un anillo de polvo o a procesos activos en su superficie helada

La reciente detección de un exceso de emisión térmica en longitudes de onda medias en Makemake, uno de los objetos transneptunianos más brillantes y estudiados del cinturón de Kuiper, ha abierto una nueva línea de hipótesis sobre su actividad interna o entorno inmediato. Observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb (JWST) a través del instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) han revelado una anomalía en el espectro térmico del planeta enano, indicando la presencia de una fuente de calor localizada cuya naturaleza aún no se ha determinado con certeza.

Las observaciones reales se muestran como puntos negros. La curva de cuerpo negro de 40K está en rojo y la de 147K, en azul. Las dos observaciones más a la izquierda son del JWST a 18 y 25 micras, y son mucho más brillantes de lo esperado para un objeto de 40K. Al añadir el punto más caliente de 147K, las curvas encajan perfectamente. Créditos: Kiss et al., 2024

Makemake orbita al Sol a una distancia que varía entre 5.700 y 7.900 millones de km, con una órbita moderadamente excéntrica. Su tamaño, de aproximadamente 1.430 km de diámetro, y su superficie cubierta principalmente por metano y etano helado lo convierten en uno de los cuerpos más representativos de los llamados objetos helados del cinturón de Kuiper. La temperatura promedio esperada para un objeto como Makemake, basado en su distancia al Sol y sus propiedades reflectivas, es de unos 40 K (aproximadamente -230 °C). A esta temperatura, su emisión térmica debería tener un pico en torno a los 100 micras de longitud de onda, en el rango del infrarrojo lejano o submilimétrico.

Sin embargo, las observaciones realizadas por JWST en las longitudes de onda de 18 y 25 micras han detectado un incremento significativo de flujo, con valores de brillo entre 4 y hasta 10 veces superiores a los esperados. Este tipo de emisión solo puede explicarse mediante la presencia de una fuente localizada con una temperatura mucho mayor que la del resto de la superficie, alrededor de 147 K, es decir, aproximadamente -126 °C. Aunque sigue siendo una temperatura extremadamente baja en términos terrestres, representa un contraste térmico de casi 100 °C respecto a la superficie general del cuerpo.

El equipo dirigido por Csaba Kiss ha considerado dos escenarios principales para explicar esta anomalía. El primero contempla la posibilidad de que exista una región activa en la superficie de Makemake, que podría estar asociada a actividad criovolcánica. En este modelo, una fracción muy pequeña del área visible, del orden del 0,04 %, estaría emitiendo con una temperatura elevada. Este fenómeno podría ser resultado de eyecciones localizadas de material caliente desde el subsuelo, a través de fracturas en la corteza de hielo que permitirían liberar metano líquido o agua mezclada con otros compuestos volátiles. Este tipo de actividad ya ha sido propuesto en otros objetos transneptunianos como Eris o Quaoar, y estaría en línea con modelos térmicos que sugieren que estos cuerpos pueden conservar calor interno suficiente, generado por desintegración radiactiva o procesos de diferenciación interna.

Imagen del planeta enano Makemake tomada por el telescopio espacial Hubble, mostrando su aspecto rojizo y su pequeña luna
Imagen de Makemake obtenida por el telescopio espacial Hubble. Se observa la presencia de su luna, MK2, descubierta en 2015. Créditos: NASA, ESA, A. Parker y M. Buie

El segundo escenario sugiere que Makemake podría estar rodeado por un anillo de polvo compuesto por granos ricos en carbono, similar a los anillos detectados en otros cuerpos del sistema solar como Cariclo o Haumea. En este caso, la emisión térmica detectada correspondería no a la superficie del planeta enano, sino al polvo del anillo, que absorbería radiación solar y la reemitiría en el rango infrarrojo medio. La existencia de anillos en cuerpos de tamaño medio o pequeño del sistema solar ha sido una sorpresa en la última década, ya que se pensaba que solo los planetas gigantes podían mantener estructuras de este tipo de forma estable. En el caso de Haumea, el anillo fue identificado a través de ocultaciones estelares, pero en Makemake este método no ha revelado hasta ahora evidencias directas de material circundante.

Aunque el planeta enano posee una luna, denominada MK2, su contribución a la señal térmica detectada fue considerada y descartada por los autores del estudio. La luna es demasiado pequeña y oscura para explicar el exceso de flujo térmico, por lo que cualquier modelo satisfactorio debe incluir una fuente adicional de emisión, ya sea superficial o externa.

La posibilidad de que Makemake tenga actividad térmica interna es particularmente relevante en el contexto de la comprensión de los objetos del cinturón de Kuiper. Estos cuerpos helados conservan información sobre las condiciones iniciales del sistema solar exterior, y su evolución térmica, dinámica y química puede ofrecer claves sobre los procesos que dieron lugar a la formación planetaria. Si Makemake presenta criovulcanismo activo, esto sugeriría una estructura interna diferenciada, con una capa de material fundido o parcialmente fundido, y una corteza permeable a los gases.

Ilustración de tres modelos internos del planeta enano Makemake, mostrando diferentes configuraciones de núcleo, manto y corteza helada y en todos ellos presencia de agua
La ilustración señala tres posibilidades, incluyendo la posibilidad de que exista agua líquida dentro Makemake en los confines del sistema solar, lejos del calor del Sol. Créditos: SWRI

Por otra parte, si el exceso térmico se debe a un anillo, esto abriría nuevas preguntas sobre el origen, composición y estabilidad de tales estructuras en cuerpos tan pequeños y lejanos del Sol. En este sentido, Makemake se uniría a un grupo selecto de cuerpos del sistema solar que incluyen anillos en su entorno inmediato, desafiando modelos clásicos que asociaban este fenómeno únicamente con los planetas gigantes. El polvo rico en carbono que se propone como material dominante del hipotético anillo también introduce implicaciones sobre el origen del material, posiblemente derivado de colisiones recientes o procesos de erosión de pequeños satélites.

El hallazgo ha sido posible gracias a la capacidad del JWST para observar con alta sensibilidad y resolución espectral en el infrarrojo medio. El instrumento MIRI permite cubrir el rango de longitudes de onda entre 5 y 28 micras, lo cual resulta esencial para detectar pequeñas desviaciones del comportamiento de emisión térmica de cuerpos fríos. En particular, las observaciones realizadas en los canales de 18 y 25,5 micras fueron fundamentales para identificar el exceso de emisión. El modelo propuesto por Kiss y colaboradores se ajusta a los datos mediante la suma de dos curvas de cuerpo negro: una correspondiente a la temperatura global esperada para Makemake y otra para la región caliente o fuente secundaria.

Las observaciones previas realizadas desde tierra y con telescopios como Spitzer o Herschel ya habían caracterizado la curva de emisión de Makemake en el rango del submilimétrico, sin detectar irregularidades importantes. El hecho de que el exceso solo aparezca en el infrarrojo medio, y no en el infrarrojo lejano, refuerza la hipótesis de que la fuente es pequeña o localizada, ya que un objeto más grande produciría una alteración de la curva también en otras longitudes de onda.

Recreación de Makemake y su luna MK2
Ilustración artística de Makemake y su luna. Créditos: NASA/ESA/A. Parker y M. Buie (SwRI)

Más allá de este descubrimiento concreto, el caso de Makemake pone de relieve la necesidad de contar con observaciones de alta precisión para explorar la diversidad de los planetas enanos del sistema solar exterior. Objetos como Plutón, Eris, Haumea o Quaoar han mostrado características inesperadas que van desde atmósferas tenues hasta posibles criovolcanes o sistemas de anillos. En este contexto, Makemake podría pasar de ser uno de los objetos más tranquilos del cinturón de Kuiper a representar un laboratorio natural para estudiar fenómenos térmicos en ambientes extremadamente fríos.

En los próximos años, observaciones adicionales con JWST y futuras ocultaciones estelares podrían permitir confirmar la existencia de un anillo en torno a Makemake o caracterizar con mayor detalle la naturaleza de la región caliente detectada. También se abre la puerta a explorar fenómenos similares en otros objetos transneptunianos, especialmente aquellos que aún no han sido estudiados en detalle en el rango del infrarrojo medio.

Referencias y más información

Makemake ya no está solo, el Hubble descubre su primera luna

El planeta enano Makemake desde su catalogación como planeta enano por la UAI partía como el único de los transneptunianos que estaba solo, esto es, sin satélites o lunas conocidas alrededor. Conocidas las cinco lunas de Plutón, una de Eris y dos de Haumea, era el único cuerpo considerado planeta enano de esa zona del Sistema Solar al que aún no se le había detectado un acompañante. Esto fue hasta ayer, cuando el equipo del Hubble anunció la primera luna conocida de Makemake, apodado MK2 -denominada oficialmente S/2015 (136472)1 de manera provisional-.

Interpretación artística del planeta enano Makemake y su recién descubierta luna MK2. | NASA, ESA, A. PARKER (SWRI)
Interpretación artística del planeta enano Makemake y su recién descubierta luna MK2. | NASA, ESA, A. PARKER (SWRI)

Podría parecer una noticia poco interesante debido en parte a la cantidad de lunas conocidas del Sistema Solar, pero en este caso, como bien explica Daniel Marín en su blog Eureka de Naukas, nos permite conocer muchas más cosas de Makemake, como determinar la masa y densidad del mismo con mayor detalle.

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El planeta enano Makemake no tiene atmósfera

Astrónomos españoles e internacionales estudiaron al planeta enano y helado Makemake, que orbita en los confines del Sistema Solar y confirmaron por primera vez que no tiene atmósfera según un informe publicado por el Observatorio Espacial Europeo tras unas investigaciones realizadas durante un tránsito de Makemake sobre una estrella lejana. Se cree que podría desarrollar una atmósfera similar a la de Plutón cuando se acerque a su perihelio, es decir, cuando al seguir su órbita muy elíptica llegue al punto de máxima aproximación al sol.

Impresión artística del planeta enano Makemake

Makemake es uno de los cuerpos celestes más distantes del Sistema Solar, mucho más lejano de Plutón, y más cerca de Eris, otro planeta enano, el más masivo de los planetas “enanos”, y que tampoco cuenta con una atmósfera. Fue descubierto el 31 de marzo de 2005 desde el Observatorio Monte Palomar y confirmado con el telescopio espacial Splitzer, recibiendo el nombre de una divinidad de la isla de Pascua.

Descubrimiento planeta enano Makemake
Descubrimiento planeta enano Makemake

Orbita el Sol cada 308 años, y su órbita es muy excéntrica e inclinada, siendo catalogado por ello por la Unión Astronómica Internacional como “plutoide” y “planeta enano”. No tiene lunas, y está a una distancia muy lejana del Sistema Solar, por lo que lo hace un objeto celeste difícil de estudiar con la metodología actual de investigación de cuerpos lejanos.

Desde hace un tiempo, algunos astrónomos caracterizaron a Plutón, Makemake y Eris como parte de un grupo de planetas enanos y helados, en los límites del Sistema Solar, sin embargo en 2009 se descubrió que Plutón es diferente y tiene atmósfera. Estudios posteriores revelaron que no es el caso en Eris y ahora se confirmó, que tampoco la tiene Makemake.

La UAI identificó inicialmente tres cuerpos celestes que recibieron inmediatamente la clasificación de “planetas enanos”: Plutón, Ceres y Eris. En julio de 2008 la lista se amplió con Makemake, y en septiembre del mismo año con Haumea. Excepto Ceres que se encuentra en el Cinturón de asteroides, el resto se encuentran más allá de la órbita de Plutón (excepto cuando éste se cruza con Neptuno) y por ello son conocidos como objetos Transneptunianos (NPO en inglés) en el cinturón de Kuiper, siendo Eris el más lejano de todos ellos.