Centauro (pequeño cuerpo del Sistema Solar)

Posiciones de objetos conocidos del Sistema Solar exterior.
Los centauros orbitan generalmente hacia adentro del cinturón Kuiper y fuera de los troyanos Júpiter.

Sol Júpiter trojans(6.178) Disco estafador(" 300 ") Neptune trojans(9)

Planetas gigantes: Júpiter (J)· Saturno (S)· Urano (U)· Neptuno (N) Centauurs(44.000) Cinturón Kuiper(con 100.000)

(escala en UA; época en enero de 2015; # de objetos en paréntesis)

En astronomía planetaria, un centauro es un pequeño cuerpo del Sistema Solar con un perihelio o un semieje mayor entre los de los planetas exteriores (entre Júpiter y Neptuno). Los centauros generalmente tienen órbitas inestables porque cruzan o han cruzado las órbitas de uno o más de los planetas gigantes; casi todas sus órbitas tienen vidas dinámicas de solo unos pocos millones de años, pero hay una centauro conocido, 514107 Kaʻepaokaʻawela, que puede estar en una órbita estable (aunque retrógrada). Los centauros suelen exhibir las características tanto de los asteroides como de los cometas. Reciben su nombre de los centauros mitológicos que eran una mezcla de caballo y humano. El sesgo de observación hacia objetos grandes dificulta la determinación de la población total de centauros. Las estimaciones del número de centauros en el Sistema Solar de más de 1 km de diámetro oscilan entre 44 000 y más de 10 000 000.

El primer centauro que se descubrió, según la definición del Jet Propulsion Laboratory y el que se usa aquí, fue 944 Hidalgo en 1920. Sin embargo, no fueron reconocidos como una población distinta hasta el descubrimiento de 2060 Chiron en 1977. El El centauro más grande confirmado es 10199 Chariklo, que con 260 kilómetros de diámetro es tan grande como un asteroide mediano del cinturón principal, y se sabe que tiene un sistema de anillos. Fue descubierto en 1997.

Ningún centauro ha sido fotografiado de cerca, aunque hay evidencia de que la luna Febe de Saturno, fotografiada por la sonda Cassini en 2004, puede ser un centauro capturado que se originó en el cinturón de Kuiper. Además, el telescopio espacial Hubble ha obtenido información sobre las características de la superficie de 8405 Asbolus.

Ceres puede haberse originado en la región de los planetas exteriores y, de ser así, podría considerarse un ex centauro, pero todos los centauros que se ven hoy se originaron en otros lugares.

De los objetos que se sabe que ocupan órbitas similares a las de los centauros, se ha encontrado que aproximadamente 30 muestran comas de polvo similares a los de un cometa, con tres, 2060 Chiron, 60558 Echeclus y 29P/Schwassmann-Wachmann 1, con niveles detectables de producción volátil en órbitas enteramente más allá de Júpiter. Por lo tanto, Chiron y Echeclus se clasifican como centauros y cometas, mientras que Schwassmann-Wachmann 1 siempre ha tenido la designación de cometa. Se sospecha que otros centauros, como 52872 Okyrhoe, han mostrado comas. Se espera que cualquier centauro que sea perturbado lo suficientemente cerca del Sol se convierta en un cometa.

Clasificación

La definición genérica de un centauro es un cuerpo pequeño que orbita alrededor del Sol entre Júpiter y Neptuno y cruza las órbitas de uno o más de los planetas gigantes. Debido a la inherente inestabilidad a largo plazo de las órbitas en esta región, incluso centauros como 2000 GM₁₃₇ y 2001 XZ₂₅₅, que actualmente no cruzan la órbita de ningún planeta, se encuentran en órbitas que cambian gradualmente y que serán perturbadas hasta que comiencen a cruzar la órbita de uno o más de los planetas gigantes. Algunos astrónomos cuentan sólo los cuerpos con semiejes mayores en la región de los planetas exteriores como centauros; otros aceptan cualquier cuerpo con perihelio en la región, ya que sus órbitas son igualmente inestables.

Criterios discrepantes

Sin embargo, diferentes instituciones tienen diferentes criterios para clasificar los objetos límite, en función de los valores particulares de sus elementos orbitales:

• El Centro Planetario Menor (MPC) define a los centauros como tener un perihelio más allá de la órbita de Júpiter (5.2 UA q) y un eje semi-major menos que el de Neptuno (a 30.1 UA). Aunque hoy en día el MPC a menudo enumera centauros y objetos de disco dispersos juntos como un solo grupo.
• The Jet Propulsion Laboratory (JPL) similarly define centaurs as having a semi-major axis, a, entre los de Júpiter y Neptuno (5.5 UA ≤ a ≤ 30.1 UA).
• En cambio, la Encuesta Eclíptica Profunda define los centauros utilizando un esquema de clasificación dinámica. Estas clasificaciones se basan en el cambio simulado de comportamiento de la órbita actual cuando se extienden más de 10 millones de años. El DES define los centauros como objetos no resonantes cuyo perihelia instantáneo (esculando) son menos que el eje semi-major osculante de Neptuno en cualquier momento durante la simulación. Esta definición tiene por objeto ser sinónimo de órbitas que cruzan el planeta y sugerir vidas relativamente cortas en la órbita actual.
• La colección El Sistema Solar Más allá de Neptuno (2008) define objetos con un eje semi-major entre los de Júpiter y Neptuno y un parámetro relacionado con Júpiter Tisserand por encima de 3.05 como centauros, clasificando los objetos con un parámetro de Tisserand Júpiter por debajo de esto y, para excluir objetos del cinturón Kuiper, un perihelio arbitrario cortado a mitad de camino a Saturno (q ≤ 7,35 UA) como cometas Júpiter-familia, y clasificar esos objetos en órbitas inestables con un eje semi-major más grande que el de Neptuno como miembros del disco disperso.
• Otros astrónomos prefieren definir centauros como objetos que no son resonantes con un perihelio dentro de la órbita de Neptuno que se puede demostrar que probablemente crucen la esfera Hill de un gigante de gas en los próximos 10 millones de años, de modo que los centauros pueden ser pensados como objetos dispersos hacia adentro y que interactúan más fuerte y dispersan más rápidamente que los objetos típicos dispersos.
• La base de datos JPL Small-Body lists 452 centaurs. Hay otros 116 objetos trans-neptunianos (objetos con un eje semi-major más allá del de Neptuno, es decir. 30.1 UA ≤ a) con un perihelio más cercano que la órbita de Urano (q ≤ 19.2 AU).

Objetos ambiguos

El hombre alegre & Los criterios de Marsden (2008) convertirían algunos objetos en cometas de la familia de Júpiter: ambos Echeclus (q = 5,8 AU, T_J = 3,03) y Okyrhoe (q = 5,8 AU; T_J = 2.95) se han clasificado tradicionalmente como centauros. Tradicionalmente considerado un asteroide, pero clasificado como centauro por JPL, Hidalgo (q = 1,95 AU; T_J = 2.07) también cambiaría de categoría a un cometa de la familia de Júpiter. Schwassmann-Wachmann 1 (q = 5,72 AU; T_J = 2,99) se ha categorizado como cometa centauro y de la familia de Júpiter según la definición utilizada.

Otros objetos atrapados entre estas diferencias en los métodos de clasificación incluyen (44594) 1999 OX3, que tiene un semieje mayor de 32 AU pero cruza las órbitas de Urano y Neptuno. Está catalogado como un centauro exterior por el Deep Ecliptic Survey (DES). Entre los centauros internos, (434620) 2005 VD, con una distancia de perihelio muy cercana a Júpiter, figura como un centauro tanto por JPL como por DES.

Una simulación orbital reciente de la evolución de los objetos del Cinturón de Kuiper a través de la región del centauro ha identificado una "puerta de enlace orbital" entre 5,4 y 7,8 AU por donde pasa el 21% de todos los centauros, incluido el 72% de los centauros que se convierten en cometas de la familia de Júpiter. Se sabe que cuatro objetos ocupan esta región, incluidos 29P/Schwassmann-Wachmann, P/2010 TO20 LINEAR-Grauer, P/2008 CL94 Lemmon y 2016 LN8, pero las simulaciones indican que puede haber del orden de 1000 objetos más >1 km en el radio que aún no se han detectado. Los objetos en esta región de entrada pueden mostrar una actividad significativa y se encuentran en un importante estado de transición evolutiva que difumina aún más la distinción entre las poblaciones de cometas centauros y de la familia de Júpiter.

El Comité de Nomenclatura de Cuerpos Pequeños de la Unión Astronómica Internacional no ha intervenido formalmente en ningún lado del debate. En cambio, ha adoptado la siguiente convención de nomenclatura para tales objetos: acorde con sus órbitas de transición similares a las de un centauro entre los TNO y los cometas, 'objetos en órbitas inestables, no resonantes, de cruce de planetas gigantes con semiejes mayores que Neptuno' 39;s" deben llevar el nombre de otras criaturas míticas híbridas y que cambian de forma. Hasta ahora, solo los objetos binarios Ceto y Phorcys y Typhon y Echidna han sido nombrados de acuerdo con la nueva política.

Los centauros con diámetros medidos enumerados como posibles planetas enanos según el sitio web de Mike Brown incluyen 10199 Chariklo, (523727) 2014 NW65 y 2060 Chiron.

Órbitas

Distribución

Orbits of known centaurs

El diagrama ilustra las órbitas de centauros conocidos en relación con las órbitas de los planetas. Para objetos seleccionados, la excentricidad de las órbitas está representada por segmentos rojos (que se extienden desde el perihelio hasta el afelio).

Las órbitas de los centauros muestran un amplio rango de excentricidad, desde muy excéntricas (Pholus, Asbolus, Amycus, Nessus) hasta más circulares (Chariklo y los que cruzan Saturno, Thereus y Okyrhoe).

Para ilustrar el rango de las órbitas' parámetros, el diagrama muestra algunos objetos con órbitas muy inusuales, trazados en amarillo:

• 1999 XS35 (Apollo asteroid) sigue una órbita extremadamente excéntrica (e = 0,947), guiándolo desde la órbita de la Tierra (0,94 UA) hasta más allá de Neptuno (" 34 AU)
• 2007 TB₄₃₄ sigue una órbita cuasi circular (e ▪ 0,026)
• 2001 XZ₂₅₅ tiene la inclinación más baja (i 3°).
• 2004 YH32 es una pequeña proporción de centauros con una inclinación extrema de progrado (i Ø 60°). Sigue una órbita tan inclinada (79°) que, mientras cruza desde la distancia del cinturón de asteroides del Sol hasta pasar la distancia de Saturno, si su órbita se proyecta en el plano de la órbita de Júpiter, ni siquiera sale tan lejos como Júpiter.

Más de una docena de centauros conocidos siguen órbitas retrógradas. Sus inclinaciones van desde modestas (p. ej.., 160° para Dioretsa) hasta extremas (i < 120°; por ejemplo. 105° para (342842) 2008 YB3). Se afirmó controvertidamente que diecisiete de estos centauros retrógrados de alta inclinación tenían un origen interestelar.

Cambiando órbitas

El eje semi-major de Asbolus durante los próximos 5500 años, utilizando dos estimaciones ligeramente diferentes de los elementos orbitales actuales. Después del encuentro de Júpiter del año 4713 los dos cálculos divergen.

Debido a que los centauros no están protegidos por resonancias orbitales, sus órbitas son inestables dentro de una escala de tiempo de 10⁶–10⁷ años. Por ejemplo, 55576 Amycus está en una órbita inestable cerca de la resonancia 3:4 de Urano. Los estudios dinámicos de sus órbitas indican que ser un centauro es probablemente un estado orbital intermedio de los objetos en transición del cinturón de Kuiper a la familia de cometas de período corto de Júpiter.

Los objetos pueden ser perturbados desde el cinturón de Kuiper, luego de lo cual se convierten en cruces de Neptuno e interactúan gravitacionalmente con ese planeta (ver teorías de origen). Luego se clasifican como centauros, pero sus órbitas son caóticas y evolucionan relativamente rápido a medida que el centauro se acerca repetidamente a uno o más de los planetas exteriores. Algunos centauros evolucionarán hacia órbitas que cruzan Júpiter, por lo que su perihelio puede reducirse al Sistema Solar interior y pueden reclasificarse como cometas activos en la familia de Júpiter si muestran actividad cometaria. Por lo tanto, los centauros finalmente chocarán con el Sol o un planeta o, de lo contrario, pueden ser expulsados al espacio interestelar después de un acercamiento cercano a uno de los planetas, particularmente a Júpiter.

Características físicas

El tamaño relativamente pequeño de los centauros impide la observación remota de las superficies, pero los índices de color y los espectros pueden proporcionar pistas sobre la composición de la superficie y el conocimiento del origen de los cuerpos.

Colores

Distribución del color de los centauros

Los colores de los centauros son muy diversos, lo que desafía cualquier modelo simple de composición de superficies. En el diagrama lateral, los índices de color son medidas de la magnitud aparente de un objeto a través de filtros azul (B), visible (V) (es decir, verde-amarillo) y rojo (R). El diagrama ilustra estas diferencias (en colores exagerados) para todos los centauros con índices de color conocidos. Como referencia, se trazan dos lunas: Tritón y Febe, y el planeta Marte (etiquetas amarillas, el tamaño no está a escala).

Los centauros parecen estar agrupados en dos clases:

• muy rojo – por ejemplo 5145 Pholus
• azul (o azul-gris, según algunos autores) – por ejemplo 2060 Chiron o 2020 MK4

Existen numerosas teorías para explicar esta diferencia de color, pero se pueden dividir ampliamente en dos categorías:

• La diferencia de color se debe a la diferencia de origen y/o composición del centaur (ver el origen abajo)
• La diferencia de color refleja un nivel diferente del tejido espacial de la radiación y/o actividad cometaria.

Como ejemplos de la segunda categoría, el color rojizo de Pholus se ha explicado como un posible manto de compuestos orgánicos rojos irradiados, mientras que Chiron, en cambio, ha tenido su hielo expuesto debido a su actividad cometaria periódica, lo que le da un índice azul/gris. Sin embargo, la correlación con la actividad y el color no es segura, ya que los centauros activos abarcan el rango de colores desde el azul (Quirón) hasta el rojo (166P/NEAT). Alternativamente, Pholus puede haber sido expulsado recientemente del cinturón de Kuiper, por lo que los procesos de transformación de la superficie aún no han tenido lugar.

Delsanti et al. sugieren múltiples procesos competitivos: enrojecimiento por la radiación y rubor por las colisiones.

Espectros

La interpretación de los espectros suele ser ambigua, relacionada con el tamaño de las partículas y otros factores, pero los espectros ofrecen una idea de la composición de la superficie. Al igual que con los colores, los espectros observados pueden ajustarse a varios modelos de la superficie.

Se han confirmado firmas de hielo de agua en varios centauros (incluidos 2060 Chiron, 10199 Chariklo y 5145 Pholus). Además de la firma de hielo de agua, se han presentado otros modelos:

• La superficie de Chariklo se ha sugerido que sea una mezcla de tholins (como los detectados en Titan y Triton) con carbono amorfo.
• Se ha sugerido que Pholus esté cubierto por una mezcla de tholins, carbono negro, olivino y hielo de metanol.
• La superficie de 52872 Okyrhoe se ha sugerido que sea una mezcla de querógenos, olivines y un pequeño porcentaje de hielo de agua.
• 8405 Asbolus ha sido sugerido para ser una mezcla de 15% de tholins tipo Tritón, 8% titán-como tholin, 37% de carbono amorfo y 40% de hielo tholin.

Quirón parece ser el más complejo. Los espectros observados varían dependiendo del período de la observación. La firma del hielo de agua se detectó durante un período de baja actividad y desapareció durante la alta actividad.

Similitudes con los cometas

El cometa 38P exhibe comportamiento similar al centaur haciendo acercamientos cercanos a Júpiter, Saturno y Urano entre 1982 y 2067.

Las observaciones de Quirón en 1988 y 1989 cerca de su perihelio encontraron que mostraba una coma (una nube de gas y polvo que se evaporaba de su superficie). Por lo tanto, ahora está clasificado oficialmente como un planeta menor y un cometa, aunque es mucho más grande que un cometa típico y existe cierta controversia persistente. Otros centauros están siendo monitoreados por actividad similar a la de un cometa: hasta ahora dos, 60558 Echeclus y 166P/NEAT han mostrado tal comportamiento. 166P/NEAT fue descubierto mientras exhibía coma, por lo que se clasifica como un cometa, aunque su órbita es la de un centauro. 60558 Echeclus fue descubierto sin coma, pero recientemente se volvió activo, por lo que ahora también se clasifica como cometa y asteroide. En general, hay ~ 30 centauros para los que se ha detectado actividad, con la población activa sesgada hacia objetos con distancias de perihelio más pequeñas.

Se ha detectado monóxido de carbono en 60558 Echeclus y quiron en cantidades muy pequeñas, y se calculó que la tasa de producción de CO derivada era suficiente para explicar el coma observado. La tasa de producción de CO calculada de 60558 Echeclus y Chiron es sustancialmente más baja que la que se observa normalmente para 29P/Schwassmann-Wachmann, otro cometa distantemente activo a menudo clasificado como un centauro.

No existe una distinción orbital clara entre centauros y cometas. Tanto 29P/Schwassmann-Wachmann como 39P/Oterma han sido referidos como centauros ya que tienen órbitas típicas de centauro. El cometa 39P/Oterma está actualmente inactivo y se vio que estaba activo solo antes de que Júpiter lo perturbara en una órbita de centauro en 1963. El débil cometa 38P/Stephan-Oterma probablemente no mostraría una coma si tuviera una distancia de perihelio más allá de Júpiter. #39;s órbita a 5 UA. Para el año 2200, el cometa 78P/Gehrels probablemente migrará hacia el exterior en una órbita similar a la de un centauro.

Períodos de rotación

Un análisis de periodograma de las curvas de luz de estos Chiron y Chariklo da respectivamente los siguientes períodos de rotación: 5,5±0,4~h y 7,0±0,6~h.

Tamaño, densidad, reflectividad

Los centauros pueden alcanzar diámetros de hasta cientos de kilómetros. Los centauros más grandes tienen diámetros superiores a los 300 km y residen principalmente más allá de las 20 AU.

Hipótesis de origen

El estudio de los orígenes de los centauros es rico en desarrollos recientes, pero cualquier conclusión aún se ve obstaculizada por datos físicos limitados. Se han propuesto diferentes modelos para el posible origen de los centauros.

Las simulaciones indican que la órbita de algunos objetos del cinturón de Kuiper puede verse perturbada, lo que resulta en la expulsión del objeto para que se convierta en un centauro. Los objetos del disco disperso serían dinámicamente los mejores candidatos (por ejemplo, los centauros podrían ser parte de un disco 'interno' disperso de objetos perturbados hacia adentro desde el cinturón de Kuiper) para tales expulsiones, pero sus colores no encajan. la naturaleza bicolor de los centauros. Los plutinos son una clase de objeto del cinturón de Kuiper que muestran una naturaleza bicolor similar, y hay sugerencias de que no todos los plutinos' las órbitas son tan estables como se pensó inicialmente, debido a la perturbación de Plutón. Se esperan más desarrollos con más datos físicos sobre los objetos del cinturón de Kuiper.

Algunos centauros pueden tener su origen en episodios de fragmentación, quizás desencadenados durante encuentros cercanos con Júpiter. Las órbitas de los centauros 2020 MK4, P/2008 CL94 (Lemmon) y P/2010 TO20 (LINEAR-Grauer) pasan cerca de la del cometa 29P/Schwassmann–Wachmann, el primer centauro descubierto y son posibles encuentros cercanos en los que uno de los objetos atraviesan la coma de 29P cuando están activos.

Al menos un centauro, 2013 VZ₇₀, podría tener un origen entre la población irregular de lunas de Saturno a través de un impacto, fragmentación o alteración de las mareas.

Centauros notables