Muñecos de nieve volando por el espacio profundo

Los «muñecos de nieve volando por el espacio profundo» no son una broma navideña; es una descripción literal que surge de investigaciones recientes que explican por qué muchos mundos pequeños más allá de Neptuno se asemejan a dos bolas de nieve fusionadas. El 26 de febrero de 2026, investigadores de la Michigan State University publicaron una simulación, aceptada para la edición de marzo de la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, que reproduce las icónicas formas de dos lóbulos observadas en objetos del Cinturón de Kuiper como Arrokoth. El modelo, desarrollado por el estudiante de posgrado de la MSU Jackson Barnes junto con colaboradores del Planetary Science Institute y la MSU, muestra que las binarias de contacto pueden surgir de forma natural cuando una nube de guijarros de hielo colapsa bajo su propia gravedad y las piezas se fusionan suavemente en lugar de fragmentarse.

Muñecos de nieve volando por las profundidades: una nueva simulación

La simulación de Barnes y sus colegas ofrece la primera demostración totalmente autoconsistente de que el colapso gravitacional de una nube de guijarros puede producir binarias de contacto prístinas: objetos formados por dos lóbulos que se tocan como un muñeco de nieve. El equipo produjo un vídeo corto de la ejecución en el que múltiples cuerpos pequeños se forman, migran y se asientan en contacto sin requerir una colisión inusual de alta energía o un proceso exótico. Esto es importante porque las observaciones de sobrevuelos de naves espaciales y sondeos telescópicos muestran que una fracción sorprendentemente grande de los objetos pequeños del Cinturón de Kuiper son binarias de contacto; cualquier modelo de formación viable debe crearlos con frecuencia.

Los modelos computacionales anteriores a menudo no lograban unir dos lóbulos sin colisiones ajustadas artificialmente o eventos externos. El enfoque de Barnes parte de una nube de guijarros dispersa y gravitacionalmente inestable, y deja que la gravedad junto con las interacciones dinámicas hagan el trabajo. A medida que la nube se contrae, las velocidades relativas más lentas y los encuentros suaves permiten que los agregados se fusionen en configuraciones bilobuladas que permanecen intactas en el disperso sistema solar exterior.

Los muñecos de nieve del espacio profundo y el Cinturón de Kuiper

La nueva simulación muestra cómo tales formas pueden ser un resultado natural de la formación de planetesimales en el Cinturón de Kuiper, en lugar de un accidente raro. Una vez que dos lóbulos entran en contacto en el entorno de baja densidad del cinturón, es poco probable que se produzcan nuevas colisiones a alta velocidad, lo que significa que estas frágiles formas de muñeco de nieve pueden sobrevivir durante miles de millones de años y llegar hasta nosotros como ventanas relativamente prístinas al sistema solar primitivo.

La física de la adherencia del hielo

¿Cómo se mantienen unidos los diminutos granos y guijarros recubiertos de escarcha en el casi vacío y la microgravedad del sistema solar exterior? La respuesta es una mezcla de dinámica suave y física de superficies. Cuando las velocidades entre las partículas que colisionan son bajas (centímetros por segundo en lugar de kilómetros), las colisiones tienden a disipar energía y permiten que los agregados se cohesionen en lugar de fragmentarse. Esta condición es común durante el lento colapso de una nube de guijarros, donde la gravedad mutua reduce las velocidades relativas entre vecinos.

A escalas pequeñas, las fuerzas de corto alcance son importantes. La atracción de van der Waals —una fuerza universal débil entre moléculas— proporciona cohesión cuando las áreas de contacto son pequeñas. Las cargas electrostáticas también pueden desempeñar un papel: la carga diferencial de la luz solar o el plasma puede hacer que los granos se atraigan o se repelan, según las circunstancias, y puede ayudar a formar los cúmulos iniciales. Al mismo tiempo, a las temperaturas criogénicas del Cinturón de Kuiper, el hielo se comporta de forma diferente que a las temperaturas de la Tierra: las superficies pueden ser más pegajosas porque la sinterización y la recondensación de la escarcha en los puntos de contacto sueldan los granos entre sí con el tiempo.

Estudios de laboratorio y trabajos teóricos en toda la ciencia planetaria demuestran que una combinación de estos efectos —bajas velocidades de colisión, cohesión de van der Waals, posible atracción electrostática y sinterización impulsada térmicamente— permite que incluso los granos de hielo diminutos se fusionen en agregados más grandes. Esos agregados pueden entonces acrecentarse más en un proceso desbocado que culmina en planetesimales de escala kilométrica y, bajo las condiciones que Barnes modela, en binarias de contacto bilobuladas.

De guijarros a binarias de contacto: colapso gravitacional

El mecanismo central que probó el equipo de la MSU es el colapso gravitacional de una densa nube de guijarros de hielo. En este escenario, las concentraciones locales de sólidos —agrupamientos meteorológicos en un disco protoplanetario o inestabilidades de flujo que concentran partículas— hacen que una subregión sea lo suficientemente densa como para que la autogravedad supere la tendencia de la nube a dispersarse. A medida que la nube colapsa, se forman e interactúan cúmulos de guijarros individuales.

Crucialmente, el colapso tiende a producir velocidades relativas bajas entre los cúmulos cercanos porque el proceso es colectivo: las partículas caen hacia un centro común en lugar de chocar entre sí en trayectorias aleatorias de alta velocidad. Esos encuentros suaves favorecen la adherencia y la reconfiguración en binarias de contacto. La simulación de la MSU muestra que son posibles múltiples resultados —esferoides individuales, binarias y binarias de contacto— dependiendo de la densidad inicial y el momento angular, pero las formas bilobuladas aparecen de forma natural dentro de rangos de parámetros realistas, lo que explica por qué las observaciones telescópicas y de naves espaciales las encuentran en números significativos.

Procesos de superficie y escarcha en naves espaciales

La misma física de superficies que ayuda a los granos de hielo a cohesionarse en el Cinturón de Kuiper también explica por qué la escarcha se adhiere a las superficies de las naves espaciales en órbita o por qué puede acumularse en módulos de aterrizaje e instrumentos en partes frías del sistema solar. En microgravedad, no hay una fuerte atracción hacia abajo que desprenda la escarcha; en su lugar, las fuerzas moleculares y la lenta recondensación mantienen la escarcha adherida. La adhesión electrostática puede hacer que el polvo y los granos de hielo se peguen a los paneles solares y sensores, lo que representa un verdadero dolor de cabeza de ingeniería para las misiones que operan en entornos polvorientos o ricos en volátiles.

Comprender estos mecanismos no es solo una cuestión académica: predecir con qué rapidez se sinterizan las superficies o qué tan resistente será el contacto entre dos lóbulos bajo ciclos térmicos afecta a la forma en que los científicos interpretan las observaciones remotas y planifican futuras misiones. Por ejemplo, un futuro módulo de aterrizaje dirigido a un objeto del cinturón de Kuiper bilobulado tendría que tener en cuenta las frágiles regiones de contacto que podrían estar débilmente unidas en comparación con el resto del cuerpo.

Implicaciones y futuras observaciones

De cara al futuro, los sondeos telescópicos que aumenten el censo de objetos pequeños del Cinturón de Kuiper, además de cualquier futura misión de sobrevuelo o encuentro, podrán poner a prueba las predicciones detalladas de los modelos de colapso: la distribución de los tamaños de los lóbulos, los estados de rotación, la porosidad de la superficie y la frecuencia de las binarias de contacto casi prístinas. Los experimentos de laboratorio y las simulaciones refinadas también investigarán la microfísica —van der Waals, electrostática y sinterización— que controla la adherencia inicial de los granos de hielo. Juntas, esas líneas de evidencia perfilarán nuestra imagen de cómo se ensamblaron los bloques de construcción de los planetas en los confines más fríos del sistema solar.

Sources