90377 Sedná
Sedna (designación de planeta menor 90377 Sedna) es un planeta enano en los confines del Sistema Solar descubierto en 2003. La espectroscopía ha revelado que Sedna' La composición de la superficie es en gran medida una mezcla de hielos de agua, metano y nitrógeno con tolinas, similar a la de algunos otros objetos transneptunianos. Su superficie es una de las más rojas entre los objetos del Sistema Solar. Sedna, dentro de las incertidumbres estimadas, está empatado con Ceres como el planetoide más grande que no tiene luna. Tiene un diámetro de aproximadamente 1.000 km (muy probablemente entre los tamaños del planeta enano Ceres y la luna de Saturno Tetis), con una masa desconocida.
La órbita de Sedna es una de las más grandes del Sistema Solar, aparte de las de los cometas de período largo, con su afelio (distancia más alejada del Sol) estimado en 937 unidades astronómicas (AU). Esto es 31 veces la distancia de Neptuno al Sol, y mucho más allá de la porción más cercana de la heliopausa, que define el límite exterior del espacio interplanetario. En 2022, Sedna se encuentra cerca del perihelio, su mayor aproximación al Sol, a una distancia de 84 UA (12 600 millones de km), casi tres veces más que Neptuno. Los planetas enanos Eris y Gonggong se encuentran actualmente más lejos del Sol que Sedna. Una misión exploratoria de sobrevuelo a Sedna en el perihelio podría completarse en 24,5 años utilizando la asistencia gravitatoria de Júpiter.
Sedna tiene una órbita excepcionalmente alargada y tarda aproximadamente 11.400 años en volver a su máxima aproximación al Sol, a una distancia de 76 UA. La IAU inicialmente consideró a Sedna como miembro del disco disperso, un grupo de objetos enviados a órbitas muy alargadas por la influencia gravitacional de Neptuno. Sin embargo, varios astrónomos cuestionaron esta clasificación, porque su perihelio es demasiado grande para haber sido disperso por cualquiera de los planetas conocidos. Esto ha llevado a algunos astrónomos a referirse informalmente a él como el primer miembro conocido de la nube interior de Oort. Es el prototipo de una nueva clase orbital de objetos, los sednoides, que incluyen 2012 VP113 y Leleākūhonua.
El astrónomo Michael E. Brown, codescubridor de Sedna, cree que comprender la inusual órbita de Sedna podría proporcionar información sobre el origen y la evolución temprana del Sistema Solar. Podría haber sido perturbado en su órbita por una o más estrellas dentro del cúmulo de nacimiento del Sol, o posiblemente fue capturado del sistema planetario de otra estrella. Se especula que la agrupación de las órbitas de Sedna y objetos similares es evidencia de un planeta más allá de la órbita de Neptuno.
Historia
Descubrimiento
Sedna (provisionalmente designada 2003 VB12) fue descubierta por Michael Brown (Caltech), Chad Trujillo (Gemini Observatory), y David Rabinowitz (Universidad de Yale) el 14 de noviembre de 2003. El descubrimiento formó parte de un estudio iniciado en 2001 con el telescopio Samuel Oschin en el Observatorio Palomar cerca de San Diego, California, utilizando el Palomar Quest de 160 megapíxeles de Yale. cámara. Ese día, se observó que un objeto se movía 4,6 segundos de arco durante 3,1 horas en relación con las estrellas, lo que indicaba que su distancia era de unas 100 UA. Se realizaron observaciones de seguimiento en noviembre-diciembre de 2003 con el SMARTS (Sistema de Telescopios de Investigación Pequeños y Medianos) en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, el telescopio Tenagra IV en Nogales, Arizona, y el Observatorio Keck en Mauna Kea en Hawaii.. Combinadas con observaciones previas a la recuperación tomadas en el telescopio Samuel Oschin en agosto de 2003, y por el consorcio de seguimiento de asteroides cercanos a la Tierra en 2001-2002, estas observaciones permitieron una determinación precisa de su órbita. Los cálculos mostraron que el objeto se movía a lo largo de una órbita distante altamente excéntrica, a una distancia de 90,3 UA del Sol. Desde entonces, se han encontrado imágenes de recuperación previa en Palomar Digitized Sky Survey que datan del 25 de septiembre de 1990.
Nombre
Brown inicialmente apodó a Sedna "El holandés errante", u "holandés", en honor a un barco fantasma legendario, porque su lento movimiento inicialmente había enmascarado su presencia a su equipo. Finalmente se decidió por el nombre oficial de la diosa Sedna de la mitología inuit, en parte porque pensó erróneamente que los inuit eran la cultura polar más cercana a su hogar en Pasadena, y en parte porque el nombre, a diferencia de Quaoar, sería fácilmente pronunciable por los angloparlantes. Brown justificó aún más este nombre afirmando que la ubicación tradicional de la diosa Sedna en el fondo del Océano Ártico reflejaba la gran distancia de Sedna al Sol. Sugirió al Centro de Planetas Menores de la Unión Astronómica Internacional (IAU) que cualquier objeto futuro descubierto en la región orbital de Sedna debería llevar el nombre de entidades de las mitologías árticas.
El equipo creó el nombre "Sedna" público antes de que el objeto fuera numerado oficialmente, lo que provocó cierta controversia entre la comunidad de astrónomos aficionados. Brian Marsden, director del Minor Planet Center, afirmó que tal acción era una violación del protocolo y que algunos miembros de la IAU podrían votar en contra. A pesar de las quejas, no se planteó ninguna objeción al nombre y no se sugirieron nombres competitivos. El Comité de Nomenclatura de Cuerpos Pequeños de la IAU aceptó el nombre en septiembre de 2004 y consideró que, en casos similares de extraordinario interés, podría permitir en el futuro que los nombres se anunciaran antes de que fueran numerados oficialmente.
Sedna no tiene ningún símbolo en la literatura astronómica, ya que los símbolos planetarios ya no se utilizan mucho en la astronomía. Unicode incluye un símbolo ..svg){kind=small}
. (U+2BF2), pero esto se utiliza principalmente entre los astrólogos. El símbolo es un monograma de Inuktitut: ᓴᓐᓇ Sanna, la pronunciación moderna del nombre de Sedna.
Órbita y rotación
Sedna tiene el segundo período orbital más largo de cualquier objeto conocido en el Sistema Solar de tamaño comparable o mayor (después de Leleākūhonua), calculado en alrededor de 11.400 años. Su órbita es extremadamente excéntrica, con un afelio estimado en 937 AU y un perihelio en aproximadamente 76 AU. Mientras está en afelio, Sedna está presente en la región más fría del Sistema Solar, mucho más allá del choque de terminación, donde las temperaturas nunca superan los -240°C (-400°F). Su perihelio fue el más grande de cualquier objeto conocido del Sistema Solar hasta el descubrimiento de 2012 VP113. En su afelio, Sedna orbita alrededor del Sol a sólo el 1,3% de la velocidad orbital de la Tierra.
Cuando se descubrió Sedna, estaba a 89,6 AU del Sol, acercándose al perihelio, y era el objeto más distante observado en el Sistema Solar. Posteriormente, Sedna fue superada por Eris, que fue detectada por el mismo estudio cerca del afelio a 97 UA. Debido a que Sedna está cerca del perihelio a partir de 2022, tanto Eris como Gonggong están más lejos del Sol, a 95,8 AU y 88,9 AU, respectivamente, que Sedna a 83,9 AU. Las órbitas de algunos cometas de período largo se extienden más allá de la de Sedna; son demasiado tenues para ser descubiertos excepto cuando se acercan al perihelio en el Sistema Solar interior. A medida que Sedna se acerque a su perihelio a mediados de 2076, el Sol aparecerá simplemente como un punto extremadamente brillante parecido a una estrella en su cielo, demasiado lejos para ser visible como un disco a simple vista.
Cuando se descubrió por primera vez, se pensaba que Sedna tenía un período de rotación inusualmente largo (de 20 a 50 días). Inicialmente se especuló que la rotación de Sedna era ralentizada por la atracción gravitacional de un gran compañero binario, similar a la luna Caronte de Plutón. Sin embargo, la búsqueda de un satélite de este tipo realizada por el Telescopio Espacial Hubble en marzo de 2004 no encontró nada. Mediciones posteriores realizadas con el telescopio MMT mostraron que Sedna en realidad tiene un período de rotación mucho más corto, de unas 10 horas, más típico para un cuerpo de su tamaño. En cambio, podría rotar en unas 18 horas, pero se cree que esto es poco probable.
Características físicas
Sedna tiene una magnitud absoluta en la banda V de aproximadamente 1,8 y se estima que tiene un albedo de aproximadamente 0,32, lo que le otorga un diámetro de aproximadamente 1.000 km. En el momento de su descubrimiento, era el objeto más brillante encontrado en el Sistema Solar desde Plutón en 1930. En 2004, los descubridores fijaron un límite superior de 1.800 km a su diámetro; tras la observación realizada por el Telescopio Espacial Spitzer, en 2007 se revisó a la baja hasta menos de 1.600 km. En 2012, las mediciones del Observatorio Espacial Herschel sugirieron que el diámetro de Sedna era 995 ± 80 km, lo que la haría más pequeña que Caronte, la luna de Plutón. Las observaciones australianas de una ocultación estelar realizada por Sedna en 2013 produjeron resultados similares en su diámetro, dando longitudes de cuerda 1025±135 km y 1305±565 km. El tamaño de este objeto sugiere que podría haber sufrido una diferenciación y puede tener un océano líquido bajo la superficie y posiblemente actividad geológica.
Debido a que Sedna no tiene lunas conocidas, determinar directamente su masa es imposible sin enviar una sonda espacial o localizar un objeto perturbador cercano. Sedna es el objeto transneptuniano en órbita solar más grande del que no se sabe que tenga un satélite. Las observaciones realizadas por el Telescopio Espacial Hubble en 2004 fueron el único intento publicado de encontrar un satélite, y es posible que un satélite se haya perdido debido al resplandor del propio Sedna.
Las observaciones del telescopio SMARTS muestran que en luz visible Sedna es uno de los objetos más rojos del Sistema Solar, casi tan rojo como Marte. Chad Trujillo y sus colegas sugieren que el color rojo oscuro de Sedna es causado por una capa superficial de lodo de hidrocarburos, o tholin, formado a partir de compuestos orgánicos más simples después de una larga exposición a la radiación ultravioleta. Su superficie es homogénea en color y espectro; Esto puede deberse a que Sedna, a diferencia de los objetos más cercanos al Sol, rara vez es impactado por otros cuerpos, lo que expondría manchas brillantes de material helado fresco como el de 8405 Asbolus. Sedna y otros dos objetos muy distantes – 2006 SQ372 y (87269) 2000 OO67 – comparten su color con los objetos exteriores clásicos del cinturón de Kuiper y el centauro 5145 Pholus, lo que sugiere una región de origen similar.
Trujillo y sus colegas han fijado límites superiores a la composición de la superficie de Sedna del 60% para el hielo de metano y del 70% para el hielo de agua. La presencia de metano respalda aún más la existencia de tolinas en la superficie de Sedna, porque se producen por irradiación de metano. Barucci y sus colegas compararon el espectro de Sedna con el de Tritón y detectaron bandas de absorción débiles pertenecientes a hielos de metano y nitrógeno. A partir de estas observaciones, sugirieron el siguiente modelo de superficie: 24% de tolinas tipo Tritón, 7% de carbono amorfo, 10% de hielos de nitrógeno, 26% de metanol y 33% de metano. La detección de hielos de metano y agua fue confirmada en 2006 mediante fotometría de infrarrojo medio del Telescopio Espacial Spitzer. El Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral observó a Sedna con el espectrómetro de infrarrojo cercano SINFONI y encontró indicios de tolinas y hielo de agua en la superficie. La espectroscopia de infrarrojo cercano realizada por el telescopio espacial James Webb en 2022 reveló la presencia de etano y otros compuestos que contaminan el hielo de agua en la superficie de Sedna.
La presencia de nitrógeno en la superficie sugiere la posibilidad de que, al menos por un corto tiempo, Sedna tenga una atmósfera tenue. Durante un período de 200 años cerca del perihelio, la temperatura máxima en Sedna debería exceder los 35,6 K (-237,6 °C), la temperatura de transición entre el N2 sólido en fase alfa y la fase beta observada en Tritón.. A 38 K, la presión de vapor de N2 sería de 14 microbares (1,4 Pa o 0,000014 atm). Su pendiente espectral de color rojo intenso es indicativa de altas concentraciones de material orgánico en su superficie, y sus débiles bandas de absorción de metano indican que el metano en la superficie de Sedna es antiguo, en lugar de estar recién depositado. Esto significa que Sedna es demasiado fría para que el metano se evapore de su superficie y luego vuelva a caer en forma de nieve, lo que ocurre en Tritón y probablemente en Plutón.
Origen
En su artículo anunciando el descubrimiento de Sedna, Brown y sus colegas lo describieron como el primer cuerpo observado perteneciente a la nube de Oort, la nube hipotética de cometas que se cree que existe a casi un año luz del Sol. Observaron que, a diferencia de los objetos del disco dispersos como Eris, el perihelio de Sedna (76 UA) está demasiado distante para haber sido dispersado por la influencia gravitacional de Neptuno. Debido a que está considerablemente más cerca del Sol de lo que se esperaba para un objeto de la nube de Oort, y tiene una inclinación aproximadamente en línea con los planetas y el cinturón de Kuiper, describieron el planetoide como un "objeto interno de la nube de Oort"., situado en el disco que se extiende desde el cinturón de Kuiper hasta la parte esférica de la nube.
Si Sedna se formó en su ubicación actual, el disco protoplanetario original del Sol debe haberse extendido hasta 75 UA en el espacio. Además, la órbita inicial de Sedna debió ser aproximadamente circular; de lo contrario, su formación mediante la acumulación de cuerpos más pequeños en un todo no habría sido posible, porque las grandes velocidades relativas entre los planetesimales habrían sido demasiado disruptivas. Por lo tanto, debe haber sido arrastrado a su órbita excéntrica actual por una interacción gravitacional con otro cuerpo. En su artículo inicial, Brown, Rabinowitz y sus colegas sugirieron tres posibles candidatos para el cuerpo perturbador: un planeta invisible más allá del cinturón de Kuiper, una sola estrella pasajera o una de las estrellas jóvenes incrustadas con el Sol en el cúmulo estelar en el que se formó..
Brown y su equipo favorecieron la hipótesis de que Sedna fue elevada a su órbita actual por una estrella del cúmulo de nacimiento del Sol, argumentando que el afelio de Sedna de aproximadamente 1.000 UA, que está relativamente cerca en comparación con los de los cometas de período largo, no está lo suficientemente distante como para verse afectado por el paso de estrellas a sus distancias actuales del Sol. Proponen que la órbita de Sedna se explica mejor porque el Sol se formó en un cúmulo abierto de varias estrellas que se disociaron gradualmente con el tiempo. Esa hipótesis también ha sido propuesta tanto por Alessandro Morbidelli como por Scott Jay Kenyon. Las simulaciones por computadora realizadas por Julio A. Fernández y Adrián Brunini sugieren que múltiples pasos cercanos de estrellas jóvenes en un cúmulo de este tipo arrastrarían a muchos objetos a órbitas similares a las de Sedna. Un estudio realizado por Morbidelli y Levison sugirió que la explicación más probable para la órbita de Sedna era que había sido perturbada por el paso cercano (aproximadamente a 800 UA) de otra estrella en los primeros 100 millones de años aproximadamente del Sistema Solar. 39;s existencia.
La hipótesis del planeta transneptuniano ha sido propuesta de varias formas por varios astrónomos, entre ellos Rodney Gomes y Patryk Lykawka. Un escenario implica perturbaciones de la órbita de Sedna por un hipotético cuerpo de tamaño planetario en el interior de la nube de Oort. En 2006, las simulaciones sugirieron que las características orbitales de Sedna podrían explicarse por perturbaciones provocadas por un objeto con la masa de Neptuno a 2.000 AU (o menos), un objeto con masa de Júpiter (MJ) a 5.000 AU, o incluso un objeto con masa de la Tierra. objeto a 1.000 AU. Las simulaciones por computadora realizadas por Patryk Lykawka han indicado que la órbita de Sedna puede haber sido causada por un cuerpo aproximadamente del tamaño de la Tierra, expulsado por Neptuno al comienzo de la formación del Sistema Solar y actualmente en una órbita alargada entre 80 y 170 UA del Sol. Los diversos estudios del cielo de Brown no han detectado ningún objeto del tamaño de la Tierra a una distancia de aproximadamente 100 UA. Es posible que un objeto de este tipo haya sido dispersado fuera del Sistema Solar después de la formación de la nube interior de Oort.
Los investigadores de Caltech Konstantin Batygin y Brown han planteado la hipótesis de la existencia de un planeta súper Tierra en el Sistema Solar exterior, el Planeta Nueve, para explicar las órbitas de un grupo de objetos transneptunianos extremos que incluye a Sedna. Este planeta sería quizás 6 veces más masivo que la Tierra. Tendría una órbita muy excéntrica y su distancia media al Sol sería unas 15 veces mayor que la de Neptuno (que orbita a una distancia media de 30,1 unidades astronómicas (4,50× 109 km)). Según ello, su período orbital sería de aproximadamente 7.000 a 15.000 años.
Morbidelli y Kenyon han sugerido que Sedna no se originó en el Sistema Solar, sino que fue capturada por el Sol desde un sistema planetario extrasolar que pasaba, específicamente el de una enana marrón de aproximadamente 1/20 de la masa del Sol (M☉) o una estrella de la secuencia principal 80 por ciento más masiva que el Sol, que, debido a su mayor masa, ahora puede ser una enana blanca. En cualquier caso, el encuentro estelar probablemente ocurrió dentro de los 100 millones de años posteriores a la formación del Sol. Los encuentros estelares durante este tiempo tendrían un efecto mínimo en la masa y población final de la nube de Oort, ya que el Sol tenía exceso de material para reponer la nube de Oort.
Población
La órbita altamente elíptica de Sedna significa que la probabilidad de su detección era aproximadamente de 1 en 80, lo que sugiere que, a menos que su descubrimiento fuera una casualidad, existirían otros 40 a 120 objetos del tamaño de Sedna dentro de la misma región.
En 2007, la astrónoma Megan Schwamb describió cómo cada uno de los mecanismos propuestos para la órbita extrema de Sedna afectaría la estructura y la dinámica de cualquier población en general. Si un planeta transneptuniano fuera el responsable, todos esos objetos compartirían aproximadamente el mismo perihelio (unas 80 UA). Si Sedna fuera capturada de otro sistema planetario que girara en la misma dirección que el Sistema Solar, entonces toda su población tendría órbitas con inclinaciones relativamente bajas y semiejes mayores que oscilarían entre 100 y 500 UA. Si girara en sentido contrario, entonces se formarían dos poblaciones, una con inclinaciones bajas y otra con inclinaciones altas. Las perturbaciones del paso de las estrellas producirían una amplia variedad de perihelios e inclinaciones, cada una de las cuales dependería del número y ángulo de dichos encuentros.
Una muestra más grande de objetos con el perihelio extremo de Sedna puede ayudar a determinar qué escenario es más probable. "Llamo a Sedna un registro fósil del Sistema Solar más antiguo", dijo Brown en 2006. "Con el tiempo, cuando se encuentren otros registros fósiles, Sedna nos ayudará a decirnos cómo se formó el Sol y el número de estrellas que estaban cerca del Sol cuando se formó." Una encuesta realizada entre 2007 y 2008 por Brown, Rabinowitz y Megan Schwamb intentó localizar a otro miembro de la población hipotética de Sedna. Aunque el estudio fue sensible al movimiento hasta las 1.000 UA y descubrió el probable planeta enano Gonggong, no detectó ningún sednoide nuevo. Simulaciones posteriores que incorporaron los nuevos datos sugirieron que probablemente existan alrededor de 40 objetos del tamaño de Sedna en esta región, siendo el más brillante de aproximadamente la magnitud de Eris (-1,0).
En 2014, Chad Trujillo y Scott Sheppard anunciaron el descubrimiento de 2012 VP113, un objeto de la mitad del tamaño de Sedna en una órbita de 4.200 años similar a la de Sedna. y un perihelio dentro del alcance de Sedna de aproximadamente 80 AU; especularon que esta similitud de órbitas puede deberse al efecto de pastoreo gravitacional de un planeta transneptuniano. Sheppard y sus colegas anunciaron otro objeto transneptuniano de alto perihelio en 2018, designado provisionalmente 2015 TG387 y ahora llamado Leleākūhonua. Con un perihelio de 65 AU y una órbita aún más distante con un período de 40.000 años, su longitud de perihelio (el lugar donde se acerca más al Sol) parece estar alineada en las direcciones tanto de Sedna como de 2012 VP113, fortaleciendo el caso de una aparente agrupación orbital de objetos transneptunianos que se sospecha que están influenciados por un hipotético planeta distante, denominado Planeta Nueve. En un estudio que detalla la población de Sedna y la dinámica orbital de Leleākūhonua, Sheppard concluyó que el descubrimiento implica una población de aproximadamente 2 millones de objetos internos de la Nube de Oort de más de 40 km, con una masa total en el rango de 1× 1022 kg (varias veces la masa del cinturón de asteroides y el 80% de la masa de Plutón).
Sedna se recuperó de los datos del satélite de estudio de exoplanetas en tránsito en 2020, como parte del trabajo preliminar para un estudio de todo el cielo en busca del Planeta Nueve y otros objetos transneptunianos aún desconocidos.
Clasificación
El descubrimiento de Sedna resucitó la cuestión de qué objetos astronómicos deberían considerarse planetas y cuáles no. El 15 de marzo de 2004, artículos de la prensa popular sobre Sedna informaron del descubrimiento de un décimo planeta. Esta cuestión fue resuelta para muchos astrónomos por la definición de planeta de la Unión Astronómica Internacional, adoptada el 24 de agosto de 2006, que exigía que un planeta debía haber despejado el vecindario alrededor de su órbita. No se espera que Sedna haya despejado su vecindario; cuantitativamente hablando, se estima que su parámetro de Stern-Levison es mucho menor que 1. La IAU también adoptó planeta enano como término para los no planetas más grandes (a pesar del nombre), que al igual que los planetas están en equilibrio hidrostático y por lo tanto pueden mostrar actividad geológica similar a la de un planeta, pero no han despejado sus alrededores. Sedna es lo suficientemente brillante y, por lo tanto, lo suficientemente grande como para esperar que esté en equilibrio hidrostático. Por lo tanto, los astrónomos generalmente consideran a Sedna como un planeta enano.
Además de su clasificación física, Sedna se clasifica según su órbita. El Minor Planet Center, que cataloga oficialmente los objetos del Sistema Solar, designa a Sedna sólo como un objeto transneptuniano (ya que orbita más allá de Neptuno), al igual que la base de datos de cuerpos pequeños del JPL. La cuestión de una clasificación orbital más precisa ha sido muy debatida y muchos astrónomos han sugerido que los sednoides, junto con objetos similares como 2000 CR105, se coloquen en una nueva categoría de objetos distantes denominados objetos de disco dispersos extendidos (E-SDO), objetos separados, objetos separados distantes (DDO) o dispersos- ampliado en la clasificación formal del Deep Ecliptic Survey.
Exploración
Sedna llegará al perihelio alrededor de julio de 2076. Este acercamiento cercano al Sol brinda una oportunidad de estudio que no volverá a ocurrir hasta dentro de 12.000 años. Debido a que Sedna pasa gran parte de su órbita más allá de la heliopausa, el punto en el que el viento solar da paso al medio interestelar, examinar la superficie de Sedna proporcionaría información única sobre los efectos de la radiación interestelar, así como sobre las propiedades de la viento solar en su máxima extensión. En 2011 se calculó que una misión de sobrevuelo a Sedna podría tardar 24,48 años utilizando la asistencia gravitatoria de Júpiter, basándose en las fechas de lanzamiento del 6 de mayo de 2033 o el 23 de junio de 2046. Sedna estaría a 77,27 o 76,43 AU del Sol cuando la nave espacial llegara cerca del finales de 2057 o 2070, respectivamente. Otras posibles trayectorias de vuelo implican la ayuda de la gravedad de Venus, la Tierra, Saturno y Neptuno, así como de Júpiter. Un trabajo reciente en la Universidad de Tennessee también ha examinado el potencial de un módulo de aterrizaje.