Objeto clásico del cinturón de Kuiper

486958 Arrokoth, el primer objeto clásico del cinturón Kuiper visitado por una nave espacial.

Las órbitas de varios cubewanos en comparación con la órbita de Neptuno (azul) y Plutón (pink)

Un objeto clásico del cinturón de Kuiper, también llamado cubewano ("QB1-o"), es un objeto del cinturón de Kuiper de baja excentricidad (KBO) que orbita más allá de Neptuno y no está controlado por una resonancia orbital con Neptuno. Los cubewanos tienen órbitas con semiejes mayores en el rango de 40 a 50 UA y, a diferencia de Plutón, no cruzan la órbita de Neptuno. Es decir, tienen órbitas de baja excentricidad ya veces de baja inclinación como los planetas clásicos.

El nombre "cubewano" deriva del primer objeto transneptuniano (TNO) encontrado después de Plutón y Caronte: 15760 Albion, que hasta enero de 2018 solo tenía la designación provisional (15760) 1992 QB1. Los objetos similares encontrados más tarde a menudo se llamaban "QB1-o's", o "cubewanos", por este objeto, aunque el término "clásico" es mucho más frecuente en la literatura científica.

Los objetos identificados como cubewanos incluyen:

• 15760 Albion (aka 1992 QB1 y dio lugar al término 'Cubewano')
• 136472 Makemake, el mayor cubewano conocido y un planeta enano
• 50000 Quaoar y 20000 Varuna, cada uno consideraba el TNO más grande en el momento del descubrimiento
• 19521 Chaos, 58534 Logos, 53311 Deucalion, 66652 Borasisi, 88611 Teharonhiawako
• (3001) 1997 CU29, (55636) 2002 TX300, (55565) 2002 AW197, (55637) 2002 UX25
• 486958 Arrokoth

136108 Haumea fue catalogado provisionalmente como cubewano por el Minor Planet Center en 2006, pero luego se descubrió que estaba en una órbita resonante.

Órbitas: 'caliente' y 'frío' poblaciones

Eje Semimajor e inclinación de cubewanos (azul) en comparación con TNOs resonante (rojo).

Hay dos clases dinámicas básicas de cuerpos clásicos del cinturón de Kuiper: aquellos con órbitas relativamente imperturbables ('frías') y aquellos con órbitas marcadamente perturbadas ('calientes').

La mayoría de los cubewanos se encuentran entre la resonancia orbital 2:3 con Neptuno (poblada por plutinos) y la resonancia 1:2. 50000 Quaoar, por ejemplo, tiene una órbita casi circular cerca de la eclíptica. Plutinos, por otro lado, tienen órbitas más excéntricas, lo que hace que algunos de ellos estén más cerca del Sol que Neptuno.

La mayoría de los objetos clásicos, la llamada población fría, tienen inclinaciones bajas (< 5°) y órbitas casi circulares, situadas entre 42 y 47 UA. Una población más pequeña (la población caliente) se caracteriza por órbitas muy inclinadas y más excéntricas. Los términos 'caliente' y 'frío' no tiene nada que ver con la temperatura superficial o interna, sino que se refiere a las órbitas de los objetos, por analogía con las moléculas de un gas, que aumentan su velocidad relativa a medida que se calientan.

El Deep Ecliptic Survey informa sobre las distribuciones de las dos poblaciones; uno con la inclinación centrada en 4,6° (llamado Core) y otro con inclinaciones que se extienden más allá de los 30° (Halo).

Distribución

La gran mayoría de los KBO (más de dos tercios) tienen inclinaciones inferiores a 5° y excentricidades inferiores a 0,1. Sus ejes semi-mayores muestran una preferencia por la mitad del cinturón principal; Podría decirse que los objetos más pequeños cerca de las resonancias limitantes han sido capturados en resonancia o sus órbitas han sido modificadas por Neptuno.

El 'caliente' y 'frío' Las poblaciones son sorprendentemente diferentes: más del 30% de todos los cubewanos están en órbitas casi circulares de baja inclinación. Los parámetros de las órbitas de los plutinos están distribuidos de manera más uniforme, con un máximo local en excentricidades moderadas en un rango de 0,15 a 0,2 e inclinaciones bajas de 5 a 10 °. Consulte también la comparación con objetos de disco dispersos.

Cuando se comparan las excentricidades orbitales de cubewanos y plutinos, se puede ver que los cubewanos forman un 'cinturón' fuera de la órbita de Neptuno, mientras que los plutinos se acercan o incluso cruzan la órbita de Neptuno. Cuando se comparan las inclinaciones orbitales, 'caliente' Los cubewanos se pueden distinguir fácilmente por sus inclinaciones más altas, ya que los plutinos suelen mantener órbitas por debajo de los 20°. (Actualmente no existe una explicación clara para las inclinaciones de los cubewanos 'calientes').

Izquierda: Distribución TNO de cubewanos (azul), resonantes TNOs (rojo), SDOs (gris) y sednoides (amarillo). Bien. Comparación de las órbitas alineadas (vista polar y eclíptica) de cubewanos, plutinos y Neptuno (amarillo).

Poblaciones frías y calientes: características físicas

Además de las distintas características orbitales, las dos poblaciones muestran diferentes características físicas.

La diferencia de color entre la población roja fría, como 486958 Arrokoth, y la población caliente más heterogénea se observó ya en 2002. Estudios recientes, basados en un conjunto de datos más amplio, indican una inclinación de corte de 12° (en lugar de 5°) entre las poblaciones fría y caliente y confirman la distinción entre la población fría roja homogénea y la población caliente azulada.

Otra diferencia entre los objetos clásicos de baja inclinación (fríos) y de alta inclinación (calientes) es el número observado de objetos binarios. Los binarios son bastante comunes en órbitas de baja inclinación y suelen ser sistemas de brillo similar. Los binarios son menos comunes en órbitas de alta inclinación y sus componentes suelen diferir en brillo. Esta correlación, junto con las diferencias de color, respalda aún más la sugerencia de que los objetos clásicos actualmente observados pertenecen al menos a dos poblaciones superpuestas diferentes, con diferentes propiedades físicas e historia orbital.

Hacia una definición formal

No existe una definición oficial de 'cubewano' o 'KBO clásica'. Sin embargo, los términos se usan normalmente para referirse a objetos libres de perturbaciones significativas de Neptuno, excluyendo así los KBO en resonancia orbital con Neptuno (objetos transneptunianos resonantes). Minor Planet Center (MPC) y Deep Ecliptic Survey (DES) no enumeran cubewanos (objetos clásicos) utilizando los mismos criterios. Muchos TNO clasificados como cubewanos por el MPC están clasificados como ScatNear (posiblemente dispersos por Neptune) por el DES. El planeta enano Makemake es un objeto cubewano/scatnear clásico limítrofe. (119951) 2002 KX14 puede ser un cubewano interior cerca de los plutinos. Además, hay evidencia de que el cinturón de Kuiper tiene un 'borde', en el sentido de que ya en 1998 se sospechó una aparente falta de objetos de baja inclinación más allá de 47-49 AU y se mostró con más datos en 2001. En consecuencia, el uso tradicional de los términos se basa en el semieje mayor de la órbita, e incluye objetos situados entre las resonancias 2:3 y 1:2, es decir, entre 39,4 y 47,8 AU (con exclusión de estas resonancias y los menores en el medio).

Estas definiciones carecen de precisión: en particular, el límite entre los objetos clásicos y el disco disperso permanece borroso. A partir de 2020, hay 634 objetos con perihelio (q) > 40 AU y afelio (Q) < 47 UA.

Clasificación DES

Introducido por el informe de Deep Ecliptic Survey de J. L. Elliott et al. en 2005 utiliza criterios formales basados en los parámetros orbitales medios. Dicho de manera informal, la definición incluye los objetos que nunca han cruzado la órbita de Neptuno. De acuerdo con esta definición, un objeto califica como un KBO clásico si:

• no es resonante
• su parámetro promedio de Tisserand con respecto a Neptune excede 3
• su excentricidad promedio es menos de 0.2.

Clasificación SSBN07

Una clasificación alternativa, presentada por B. Gladman, B. Marsden y C. van Laerhoven en 2007, utiliza una integración de órbita de 10 millones de años en lugar del parámetro de Tisserand. Los objetos clásicos se definen como no resonantes y no siendo actualmente dispersados por Neptuno.

Formalmente, esta definición incluye como clásicos todos los objetos con sus órbitas actuales que

• no son resonantes (ver la definición del método)
• tienen un eje semi-major mayor que el de Neptune (30.1 AU; es decir, excluyendo los centauros) pero menos de 2000 AU (para excluir objetos interior-Oort-cloud)
• no están siendo dispersados por Neptuno
• tienen su excentricidad <math alttext="{displaystyle ee.0.240{displaystyle e won0.240}<img alt="e (para excluir objetos separados)

A diferencia de otros esquemas, esta definición incluye los objetos con un semieje mayor de menos de 39,4 AU (resonancia 2:3), denominado cinturón clásico interior, o más de 48.7 (resonancia 1:2) – denominado cinturón clásico exterior, y reserva el término cinturón clásico principal para el órbitas entre estas dos resonancias.

Familias

La primera familia de colisión conocida en el cinturón de Kuiper clásico, un grupo de objetos que se cree que son restos de la ruptura de un solo cuerpo, es la familia Haumea. Incluye a Haumea, sus lunas, 2002 TX300 y siete cuerpos más pequeños.^† Los objetos no solo siguen órbitas similares, sino que también comparten características físicas similares. A diferencia de muchos otros KBO, su superficie contiene grandes cantidades de hielo (H₂O) y ninguna o muy poca tolina. La composición de la superficie se deduce de su color neutro (en oposición al rojo) y su profunda absorción a 1,5 y 2, μm en el espectro infrarrojo. Varias otras familias de colisión podrían residir en el cinturón de Kuiper clásico.

^†A partir de 2008. Los cuatro objetos más brillantes de la familia están situados en los gráficos dentro del círculo que representa a Haumea.

Exploración

Nueva trayectoria de Horizontes y las órbitas de Plutón y 486958 Arrokoth

Hasta enero de 2019, solo un objeto clásico del cinturón de Kuiper ha sido observado de cerca por una nave espacial. Ambas naves espaciales Voyager han pasado por la región antes del descubrimiento del cinturón de Kuiper. New Horizons fue la primera misión en visitar un KBO clásico. Después de su exitosa exploración del sistema de Plutón en 2015, la nave espacial de la NASA visitó el pequeño KBO 486958 Arrokoth a una distancia de 3500 kilómetros (2200 mi) el 1 de enero de 2019.

Lista

Aquí hay una lista muy genérica de objetos clásicos del cinturón de Kuiper. A partir de octubre de 2020, hay alrededor de 779 objetos con q > 40 UA y Q < 48 UA.