Planetas más allá de Neptuno

Percival Lowell, originador de la hipótesis del Planeta X

Tras el descubrimiento del planeta Neptuno en 1846, se especuló mucho sobre la posibilidad de que existiera otro planeta más allá de su órbita. La búsqueda comenzó a mediados del siglo XIX y continuó a principios del siglo XX con la búsqueda del Planeta X por parte de Percival Lowell. Lowell propuso la hipótesis del Planeta X para explicar las aparentes discrepancias en las órbitas de los planetas gigantes, particularmente Urano y Neptuno, especulando que la gravedad de un gran noveno planeta invisible podría haber perturbado a Urano lo suficiente como para explicar las irregularidades.

El descubrimiento de Plutón por parte de Clyde Tombaugh en 1930 pareció validar la hipótesis de Lowell, y Plutón fue nombrado oficialmente el noveno planeta. En 1978, se determinó de manera concluyente que Plutón era demasiado pequeño para que su gravedad afectara a los planetas gigantes, lo que resultó en una breve búsqueda de un décimo planeta. La búsqueda se abandonó en gran medida a principios de la década de 1990, cuando un estudio de las mediciones realizadas por la nave espacial Voyager 2 descubrió que las irregularidades observadas en la órbita de Urano se debían a una ligera sobreestimación de la de Neptuno.;s masa. Después de 1992, el descubrimiento de numerosos pequeños objetos helados con órbitas similares o incluso más anchas que Plutón llevó a un debate sobre si Plutón debería seguir siendo un planeta, o si él y sus vecinos deberían, como los asteroides, recibir su propia clasificación separada. Aunque varios de los miembros más grandes de este grupo se describieron inicialmente como planetas, en 2006 la Unión Astronómica Internacional (IAU) reclasificó a Plutón y sus vecinos más grandes como planetas enanos, dejando a Neptuno como el planeta más lejano del Sistema Solar.

Si bien la comunidad astronómica está ampliamente de acuerdo en que el Planeta X, como se imaginó originalmente, no existe, varios astrónomos han revivido el concepto de un planeta que aún no se ha observado para explicar otras anomalías observadas en el Sistema Solar exterior. A partir de marzo de 2014, las observaciones con el telescopio WISE han descartado la posibilidad de un objeto del tamaño de Saturno (95 masas terrestres) hasta 10 000 AU, y un objeto del tamaño de Júpiter (≈318 masas terrestres) o más grande hasta 26 000 AU.

En 2014, basándose en las similitudes de las órbitas de un grupo de objetos transneptunianos extremos descubiertos recientemente, los astrónomos plantearon la hipótesis de la existencia de una supertierra o planeta gigante de hielo, de 2 a 15 veces la masa de la Tierra y más de 200 AU con posiblemente una órbita muy inclinada a unas 1.500 AU. En 2016, un trabajo adicional mostró que este planeta distante desconocido probablemente se encuentre en una órbita excéntrica e inclinada que no se acerque a unas 200 AU ni se aleje de unas 1200 AU del Sol. Se predice que la órbita estará antialineada con los objetos transneptunianos extremos agrupados. Debido a que Plutón ya no es considerado un planeta por la IAU, este nuevo objeto hipotético se conoce como el Planeta Nueve.

Primera especulación

Jacques Babinet, uno de los primeros defensores de un planeta trans-neptuniano

En la década de 1840, el matemático francés Urbain Le Verrier utilizó la mecánica newtoniana para analizar las perturbaciones en la órbita de Urano y planteó la hipótesis de que eran causadas por la atracción gravitatoria de un planeta aún por descubrir. Le Verrier predijo la posición de este nuevo planeta y envió sus cálculos al astrónomo alemán Johann Gottfried Galle. El 23 de septiembre de 1846, la noche siguiente a la recepción de la carta, Galle y su alumno Heinrich d'Arrest descubrieron Neptuno, exactamente donde había predicho Le Verrier. Quedaron algunas discrepancias leves en los planetas gigantes' órbitas. Estos fueron tomados para indicar la existencia de otro planeta más allá de Neptuno.

Incluso antes del descubrimiento de Neptuno, algunos especularon que un solo planeta no era suficiente para explicar la discrepancia. El 17 de noviembre de 1834, el astrónomo aficionado británico, el reverendo Thomas John Hussey, informó a George Biddell Airy, el astrónomo real británico, de una conversación que había tenido con el astrónomo francés Alexis Bouvard. Hussey informó que cuando le sugirió a Bouvard que el movimiento inusual de Urano podría deberse a la influencia gravitatoria de un planeta no descubierto, Bouvard respondió que se le había ocurrido la idea y que había mantenido correspondencia con Peter Andreas Hansen, director del Seeberg. Observatorio en Gotha, sobre el tema. La opinión de Hansen era que un solo cuerpo no podía explicar adecuadamente el movimiento de Urano y postuló que dos planetas se encontraban más allá de Urano.

En 1848, Jacques Babinet planteó una objeción a los cálculos de Le Verrier, alegando que la masa observada de Neptuno era más pequeña y su órbita más grande de lo que Le Verrier había predicho inicialmente. Postuló, basándose en gran parte en una simple resta de los cálculos de Le Verrier, que otro planeta de aproximadamente 12 masas terrestres, al que llamó 'Hyperion', debe existir más allá de Neptuno. Le Verrier denunció la hipótesis de Babinet, diciendo: '[No hay] absolutamente nada por lo que uno pueda determinar la posición de otro planeta, salvo hipótesis en las que la imaginación jugó un papel demasiado importante'.

En 1850, James Ferguson, astrónomo asistente en el Observatorio Naval de los Estados Unidos, señaló que había "perdido" una estrella que había observado, GR1719k, que el teniente Matthew Maury, el superintendente del Observatorio, afirmó que era evidencia de que debía ser un nuevo planeta. Las búsquedas posteriores no lograron recuperar el "planeta" en una posición diferente, y en 1878, CHF Peters, director del Observatorio del Hamilton College en Nueva York, demostró que la estrella en realidad no había desaparecido y que los resultados anteriores se habían debido a un error humano.

En 1879, Camille Flammarion observó que los cometas 1862 III y 1889 III tenían afelios de 47 y 49 AU, respectivamente, lo que sugiere que podrían marcar el radio orbital de un planeta desconocido que los había arrastrado a una órbita elíptica. El astrónomo George Forbes concluyó sobre la base de esta evidencia que deben existir dos planetas más allá de Neptuno. Calculó, basándose en el hecho de que cuatro cometas poseían afelios alrededor de las 100 AU y otros seis con afelios agrupados alrededor de las 300 UA, los elementos orbitales de un par de hipotéticos planetas transneptunianos. Estos elementos coincidían sugerentemente con los realizados de forma independiente por otro astrónomo llamado David Peck Todd, sugiriendo a muchos que podrían ser válidos. Sin embargo, los escépticos argumentaron que las órbitas de los cometas involucrados aún eran demasiado inciertas para producir resultados significativos. Algunos han considerado la hipótesis de Forbes como un precursor del Planeta Nueve.

En 1900 y 1901, el director del Observatorio de la Universidad de Harvard, William Henry Pickering, dirigió dos búsquedas de planetas transneptunianos. El primero fue iniciado por el astrónomo danés Hans Emil Lau quien, después de estudiar los datos sobre la órbita de Urano desde 1690 hasta 1895, concluyó que un planeta transneptuniano por sí solo no podía explicar las discrepancias en su órbita y postuló las posiciones de dos planetas que creía que eran los responsables. El segundo se lanzó cuando Gabriel Dallet sugirió que un solo planeta transneptuniano que se encuentra a 47 AU podría explicar el movimiento de Urano. Pickering accedió a examinar las placas en busca de planetas sospechosos. En ninguno de los dos casos se encontraron.

En 1902, después de observar las órbitas de los cometas con afelia más allá de Neptuno, Theodor Grigull de Münster, Alemania, proclamó la existencia de un planeta del tamaño de Urano a 50 UA con un período de 360 años, al que llamó Hades, comprobando con las desviaciones en la órbita de Urano. En 1921, Grigull revisó su período orbital a 310-330 años, para ajustarse mejor a las desviaciones observadas.

En 1909, Thomas Jefferson Jackson See, un astrónomo con reputación de opositor egocéntrico, opinó: "Ciertamente hay uno, muy probablemente dos y posiblemente tres planetas más allá de Neptuno". Nombrando tentativamente al primer planeta 'Oceanus', colocó sus respectivas distancias a 42, 56 y 72 UA del Sol. No dio ninguna indicación sobre cómo determinó su existencia, y no se realizaron búsquedas conocidas para localizarlos.

En 1911, el astrónomo indio Venkatesh P. Ketakar sugirió la existencia de dos planetas transneptunianos, a los que nombró en honor a los dioses hindúes Brahma y Vishnu, reelaborando los patrones observados por Pierre-Simon Laplace en los satélites planetarios de Júpiter y aplicándolos a los planetas exteriores. Las tres lunas galileanas interiores de Júpiter, Io, Europa y Ganímedes están encerradas en una complicada resonancia 1:2:4 llamada resonancia de Laplace. Ketakar sugirió que Urano, Neptuno y sus hipotéticos planetas transneptunianos también estaban encerrados en resonancias similares a las de Laplace. Sus cálculos predijeron una distancia media para Brahma de 38,95 UA y un período orbital de 242,28 años terrestres (resonancia 3:4 con Neptuno). Cuando se descubrió Plutón 19 años más tarde, su distancia media de 39,48 AU y el período orbital de 248 años terrestres estaban cerca de la predicción de Ketakar (de hecho, Plutón tiene una resonancia de 2:3 con Neptuno). Ketakar no hizo predicciones para los elementos orbitales que no sean la distancia media y el período. No está claro cómo llegó Ketakar a estas cifras, y su segundo planeta, Vishnu, nunca fue localizado.

Planeta X

En 1894, con la ayuda de William Pickering, Percival Lowell (un rico bostoniano) fundó el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona. En 1906, convencido de que podía resolver el enigma de la órbita de Urano, comenzó un extenso proyecto para buscar un planeta transneptuniano, al que denominó Planeta X, un nombre utilizado anteriormente por Gabriel. Dallet. La X en el nombre representa un desconocido y se pronuncia como la letra, a diferencia del número romano para 10 (en ese momento, el Planeta X habría sido el noveno planeta). La esperanza de Lowell al rastrear el Planeta X era establecer su credibilidad científica, que lo había eludido debido a su creencia ampliamente ridiculizada de que las características similares a canales visibles en la superficie de Marte eran canales construidos por una civilización inteligente.

La primera búsqueda de Lowell se centró en la eclíptica, el plano abarcado por el zodíaco donde se encuentran los demás planetas del Sistema Solar. Usando una cámara fotográfica de 5 pulgadas, examinó manualmente más de 200 exposiciones de tres horas con una lupa y no encontró planetas. En ese momento, Plutón estaba demasiado por encima de la eclíptica para ser fotografiado por el sondeo. Después de revisar sus posibles ubicaciones predichas, Lowell realizó una segunda búsqueda entre 1914 y 1916. En 1915, publicó sus Memorias de un planeta transneptuniano, en las que concluyó que el Planeta X tenía una masa de aproximadamente siete veces la de la Tierra, aproximadamente la mitad de la de Neptuno, y a una distancia media del Sol de 43 AU. Asumió que el Planeta X sería un objeto grande de baja densidad con un alto albedo, como los planetas gigantes. Como resultado, mostraría un disco con un diámetro de aproximadamente un segundo de arco y una magnitud aparente entre 12 y 13, lo suficientemente brillante como para ser visto.

Por separado, en 1908, Pickering anunció que, al analizar irregularidades en la órbita de Urano, había encontrado evidencia de un noveno planeta. Su planeta hipotético, al que denominó "Planeta O" (porque vino después de 'N', es decir, Neptuno), poseía un radio orbital medio de 51,9 AU y un período orbital de 373,5 años. Las placas tomadas en su observatorio en Arequipa, Perú, no mostraron evidencia del planeta predicho, y el astrónomo británico P. H. Cowell demostró que las irregularidades observadas en la órbita de Urano prácticamente desaparecieron una vez que se tuvo en cuenta el desplazamiento de longitud del planeta. cuenta. El mismo Lowell, a pesar de su estrecha asociación con Pickering, descartó el Planeta O de plano y dijo: "Este planeta está muy bien designado como 'O', [porque] no es nada en absoluto".; Sin el conocimiento de Pickering, cuatro de las placas fotográficas tomadas en la búsqueda del "Planeta O" por astrónomos en el Observatorio Mount Wilson en 1919 capturaron imágenes de Plutón, aunque esto solo se reconoció años después. Pickering sugirió muchos otros posibles planetas transneptunianos hasta el año 1932, a los que llamó P, Q, R, S, T y U; nunca se detectó ninguno.

Descubrimiento de Plutón

Clyde William Tombaugh

La repentina muerte de Lowell en 1916 detuvo temporalmente la búsqueda del Planeta X. Al no poder encontrar el planeta, según un amigo, 'prácticamente lo mató'. La viuda de Lowell, Constance, se involucró en una batalla legal con el observatorio sobre el legado de Lowell que detuvo la búsqueda del Planeta X durante varios años. En 1925, el observatorio obtuvo discos de vidrio para un nuevo telescopio de campo amplio de 33 cm (13 pulgadas) para continuar la búsqueda, construido con fondos de Abbott Lawrence Lowell, el hermano de Percival. En 1929, el director del observatorio, Vesto Melvin Slipher, entregó sumariamente el trabajo de ubicar el planeta a Clyde Tombaugh, un granjero de Kansas de 22 años que acababa de llegar al Observatorio Lowell después de que Slipher quedó impresionado por una muestra de sus dibujos astronómicos.

La tarea de Tombaugh era capturar sistemáticamente secciones del cielo nocturno en pares de imágenes. Cada imagen de un par se tomó con dos semanas de diferencia. Luego colocó ambas imágenes de cada sección en una máquina llamada comparador de parpadeo, que al intercambiar imágenes rápidamente creó una ilusión de lapso de tiempo del movimiento de cualquier cuerpo planetario. Para reducir las posibilidades de que un objeto que se mueve más rápido (y, por lo tanto, más cercano) se confunda con el nuevo planeta, Tombaugh tomó imágenes de cada región cerca de su punto de oposición, a 180 grados del Sol, donde el aparente movimiento retrógrado de los objetos más allá de la Tierra. la órbita está en su punto más fuerte. También tomó una tercera imagen como control para eliminar cualquier resultado falso causado por defectos en una placa individual. Tombaugh decidió tomar imágenes de todo el zodíaco, en lugar de centrarse en las regiones sugeridas por Lowell.

Fotos de descubrimiento de Plutón

A principios de 1930, la búsqueda de Tombaugh había llegado a la constelación de Géminis. El 18 de febrero de 1930, después de buscar durante casi un año y examinar casi 2 millones de estrellas, Tombaugh descubrió un objeto en movimiento en placas fotográficas tomadas el 23 y el 29 de enero de ese año. Una fotografía de menor calidad tomada el 21 de enero confirmó el movimiento. Tras la confirmación, Tombaugh entró en la oficina de Slipher y declaró: "Doctora Slipher, he encontrado su Planeta X". El objeto se encontraba a solo seis grados de una de las dos ubicaciones para el Planeta X que Lowell había sugerido; así parecía que por fin había sido reivindicado. Después de que el observatorio obtuviera más fotografías de confirmación, la noticia del descubrimiento se telegrafió al Observatorio de la Universidad de Harvard el 13 de marzo de 1930. El nuevo objeto se precubrió más tarde en fotografías que datan del 19 de marzo de 1915. La decisión de nombrar el objeto Plutón fue pensado en parte para honrar a Percival Lowell, ya que sus iniciales componían las dos primeras letras de la palabra. Después de descubrir Plutón, Tombaugh continuó buscando en la eclíptica otros objetos distantes. Encontró cientos de estrellas variables y asteroides, así como dos cometas, pero no más planetas.

Plutón pierde el título del Planeta X

Imagen de descubrimiento de Charon

Para decepción y sorpresa del observatorio, Plutón no mostró ningún disco visible; aparecía como un punto, no diferente de una estrella y, con solo una magnitud de 15, era seis veces más tenue de lo que Lowell había predicho, lo que significaba que era muy pequeño o muy oscuro. Debido a que los astrónomos de Lowell pensaron que Plutón era lo suficientemente masivo como para perturbar planetas, asumieron que su albedo no podía ser inferior a 0,07 (lo que significa que reflejaba solo el 7% de la luz que lo golpeaba); tan oscuro como el asfalto y similar al de Mercurio, el planeta menos reflectante conocido. Esto le daría a Plutón una masa estimada de no más del 70% de la de la Tierra. Las observaciones también revelaron que la órbita de Plutón era muy elíptica, mucho más que la de cualquier otro planeta.

Casi inmediatamente, algunos astrónomos cuestionaron el estado de Plutón como planeta. Apenas un mes después de que se anunciara su descubrimiento, el 14 de abril de 1930, en un artículo en The New York Times, Armin O. Leuschner sugirió que la oscuridad de Plutón y la alta excentricidad orbital lo hacían más similar a un asteroide o cometa: "El resultado de Lowell confirma la posible alta excentricidad anunciada por nosotros el 5 de abril. Entre las posibilidades se encuentran un gran asteroide muy perturbado en su órbita por el acercamiento cercano a un planeta importante como Júpiter, o puede ser uno de los muchos objetos planetarios de período largo aún por descubrir, o un objeto cometario brillante." En ese mismo artículo, el director del Observatorio de Harvard, Harlow Shapley, escribió que Plutón era un "miembro del Sistema Solar no comparable con los asteroides y cometas conocidos, y quizás de mayor importancia para la cosmogonía que otro planeta importante más allá de Neptuno". 34; En 1931, usando una fórmula matemática, Ernest W. Brown afirmó (de acuerdo con E. C. Bower) que las supuestas irregularidades en la órbita de Urano no podían deberse al efecto gravitacional de un planeta más distante, y por lo tanto que Lowell' La supuesta predicción fue "puramente accidental".

A lo largo de mediados del siglo XX, las estimaciones de la masa de Plutón se revisaron a la baja. En 1931, Nicholson y Mayall calcularon su masa, basándose en su supuesto efecto sobre los planetas gigantes, aproximadamente como la de la Tierra; un valor algo de acuerdo con la masa terrestre de 0,91 calculada en 1942 por Lloyd R. Wylie en el Observatorio Naval de EE. UU., utilizando las mismas suposiciones. En 1949, las mediciones de Gerard Kuiper del diámetro de Plutón con el telescopio de 200 pulgadas en el Observatorio Mount Palomar lo llevaron a la conclusión de que tenía un tamaño intermedio entre Mercurio y Marte y que su masa probablemente era de aproximadamente 0,1 masa terrestre.

En 1973, basándose en las similitudes en la periodicidad y amplitud de la variación del brillo con Tritón, Dennis Rawlins conjeturó que la masa de Plutón debe ser similar a la de Tritón. En retrospectiva, la conjetura resulta ser correcta; los astrónomos Walter Baade y E.C. Bower lo habían argumentado ya en 1934. Sin embargo, debido a que entonces se creía que la masa de Tritón era aproximadamente el 2,5% del sistema Tierra-Luna (más de diez veces su valor real), Rawlins & La determinación de #39 para la masa de Plutón fue igualmente incorrecta. Sin embargo, fue un valor lo suficientemente escaso para concluir que Plutón no era el Planeta X. En 1976, Dale Cruikshank, Carl Pilcher y David Morrison de la Universidad de Hawái analizaron los espectros de la superficie de Plutón y determinaron que debía contener metano. hielo, que es muy reflectante. Esto significaba que Plutón, lejos de ser oscuro, era de hecho excepcionalmente brillante y, por lo tanto, probablemente no era más que 1⁄ 100 Masa terrestre.

El tamaño de Plutón finalmente se determinó de manera concluyente en 1978, cuando el astrónomo estadounidense James W. Christy descubrió su luna Caronte. Esto le permitió, junto con Robert Sutton Harrington del Observatorio Naval de EE. UU., medir la masa del sistema Plutón-Caronte directamente al observar el movimiento orbital de la luna alrededor de Plutón. Determinaron que la masa de Plutón era de 1,31 × 10²² kg; aproximadamente una quinienta parte de la de la Tierra o un sexto de la de la Luna, y demasiado pequeña para explicar las discrepancias observadas en las órbitas de los planetas exteriores. La predicción de Lowell había sido una coincidencia: si había un Planeta X, no era Plutón.

Más búsquedas del Planeta X

Después de 1978, varios astrónomos continuaron la búsqueda del Planeta X de Lowell, convencidos de que, debido a que Plutón ya no era un candidato viable, un décimo planeta invisible debía haber estado perturbando a los planetas exteriores.

En las décadas de 1980 y 1990, Robert Harrington dirigió una búsqueda para determinar la verdadera causa de las aparentes irregularidades. Calculó que cualquier Planeta X estaría aproximadamente a tres veces la distancia de Neptuno al Sol; su órbita sería muy excéntrica y fuertemente inclinada hacia la eclíptica: la órbita del planeta estaría en un ángulo de aproximadamente 32 grados con respecto al plano orbital de los otros planetas conocidos. Esta hipótesis fue recibida con una recepción mixta. El destacado escéptico del Planeta X, Brian G. Marsden, del Centro de Planetas Menores, señaló que estas discrepancias eran una centésima parte del tamaño de las notadas por Le Verrier, y podrían deberse fácilmente a un error de observación.

En 1972, Joseph Brady, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, estudió las irregularidades en el movimiento del cometa Halley. Brady afirmó que podrían haber sido causados por un planeta del tamaño de Júpiter más allá de Neptuno a 59 UA que se encuentra en una órbita retrógrada alrededor del Sol. Sin embargo, tanto Marsden como el proponente del Planeta X, P. Kenneth Seidelmann, atacaron la hipótesis y demostraron que el cometa Halley expulsa chorros de material de forma aleatoria e irregular, lo que provoca cambios en su propia trayectoria orbital, y que un objeto tan masivo como Brady El Planeta X habría afectado severamente las órbitas de los planetas exteriores conocidos.

Aunque su misión no implicaba la búsqueda del Planeta X, el observatorio espacial IRAS apareció brevemente en los titulares en 1983 debido a un "objeto desconocido" que al principio se describió como "posiblemente tan grande como el planeta gigante Júpiter y posiblemente tan cerca de la Tierra que sería parte de este Sistema Solar". Un análisis posterior reveló que, de varios objetos no identificados, nueve eran galaxias distantes y la décima era "ciro interestelar"; ninguno resultó ser un cuerpo del Sistema Solar.

En 1988, A. A. Jackson y R. M. Killen estudiaron la estabilidad de la resonancia de Plutón con Neptuno poniendo a prueba "Planet X-es" con varias masas y a varias distancias de Plutón. Las órbitas de Plutón y Neptuno están en resonancia 3:2, lo que evita su colisión o incluso cualquier acercamiento, independientemente de su separación en el eje z. Se encontró que la masa del objeto hipotético tenía que exceder las 5 masas de la Tierra para romper la resonancia, y el espacio de parámetros es bastante grande y podría haber existido una gran variedad de objetos más allá de Plutón sin perturbar la resonancia. Se han integrado cuatro órbitas de prueba de un planeta transplutoniano durante cuatro millones de años para determinar los efectos de dicho cuerpo en la estabilidad de la resonancia Neptuno-Plutón 3:2. Los planetas más allá de Plutón con masas de 0,1 y 1,0 masas terrestres en órbitas a 48,3 y 75,5 UA, respectivamente, no perturban la resonancia 3:2. Los planetas de prueba de 5 masas terrestres con ejes semi-mayores de 52,5 y 62,5 UA interrumpen la libración de cuatro millones de años del argumento del perihelio de Plutón.

Planeta X refutado

Harrington murió en enero de 1993, sin haber encontrado el Planeta X. Seis meses antes, E. Myles Standish había utilizado datos del sobrevuelo de Neptuno de la Voyager 2 en 1989, que había revisado el planeta& #39;s masa total hacia abajo en un 0,5%, una cantidad comparable a la masa de Marte, para volver a calcular su efecto gravitacional sobre Urano. Cuando la masa recién determinada de Neptuno se utilizó en las Efemérides de Desarrollo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL DE), las supuestas discrepancias en la órbita de Urano, y con ellas la necesidad de un Planeta X, desaparecieron. No hay discrepancias en las trayectorias de ninguna sonda espacial como Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 y Voyager 2< /i> que se puede atribuir a la atracción gravitatoria de un gran objeto no descubierto en el Sistema Solar exterior. Hoy en día, la mayoría de los astrónomos están de acuerdo en que el Planeta X, como lo definió Lowell, no existe.

Descubrimiento de más objetos transneptunianos

Comparación artística de Plutón, Eris, Haumea, Makemake, Gonggong, Quaoar, Sedna, Orcus, Salacia, 2002 MS4, y la Tierra junto con la Luna

• v
• t
• e

Después del descubrimiento de Plutón y Caronte, no se encontraron más objetos transneptunianos (TNO) hasta 15760 Albion en 1992. Desde entonces, se han descubierto miles de tales objetos. La mayoría ahora se reconoce como parte del cinturón de Kuiper, un enjambre de cuerpos helados que quedaron de la formación del Sistema Solar que orbitan cerca del plano de la eclíptica justo más allá de Neptuno. Aunque ninguno era tan grande como Plutón, algunos de estos objetos transneptunianos distantes, como Sedna, fueron inicialmente descritos en los medios como "nuevos planetas".

En 2005, el astrónomo Mike Brown y su equipo anunciaron el descubrimiento de 2003 UB₃₁₃ (más tarde llamado Eris en honor a la diosa griega de la discordia y la lucha).), un objeto transneptuniano que entonces se pensaba que era apenas un poco más grande que Plutón. Poco después, un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA describió el objeto como el "décimo planeta".

Eris nunca se clasificó oficialmente como planeta, y la definición de planeta de 2006 definió tanto a Eris como a Plutón no como planetas sino como planetas enanos porque no han despejado sus vecindarios. No orbitan alrededor del Sol solos, sino como parte de una población de objetos de tamaño similar. El propio Plutón ahora se reconoce como miembro del cinturón de Kuiper y el planeta enano más grande, más grande que el más masivo Eris.

Varios astrónomos, sobre todo Alan Stern, jefe de la misión New Horizons de la NASA a Plutón, sostienen que la definición de la IAU es errónea y que Plutón y Eris y todos los grandes objetos transneptunianos, como Makemake, Sedna, Quaoar, Gonggong y Haumea, deben considerarse planetas por derecho propio. Sin embargo, el descubrimiento de Eris no rehabilitó la teoría del Planeta X porque es demasiado pequeño para tener efectos significativos en los planetas exteriores. órbitas.

Planetas transneptunianos propuestos posteriormente

Aunque la mayoría de los astrónomos aceptan que el Planeta X de Lowell no existe, algunos han revivido la idea de que un gran planeta invisible podría crear efectos gravitatorios observables en el Sistema Solar exterior. Estos objetos hipotéticos a menudo se denominan "Planeta X", aunque la concepción de estos objetos puede diferir considerablemente de la propuesta por Lowell.

Órbitas de objetos distantes

La órbita de Sedna (rojo) contra las órbitas de Júpiter (orange), Saturno (amarillo), Urano (verde), Neptuno (azul) y Plutón (purple)

Órbita de Sedna

Cuando se descubrió Sedna, su órbita extrema planteó dudas sobre su origen. Su perihelio es tan distante (aproximadamente 76 UA (11,4 mil millones de km; 7,1 mil millones de millas)) que ningún mecanismo observado actualmente puede explicar la órbita distante excéntrica de Sedna. Está demasiado lejos de los planetas para haber sido afectado por la gravedad de Neptuno o de otros planetas gigantes y demasiado unido al Sol para ser afectado por fuerzas externas como las mareas galácticas. Las hipótesis para explicar su órbita incluyen que fue afectado por una estrella que pasaba, que fue capturado de otro sistema planetario o que fue arrastrado a su posición actual por un planeta transneptuniano. La solución más obvia para determinar la peculiar órbita de Sedna sería ubicar una serie de objetos en una región similar, cuyas diversas configuraciones orbitales proporcionarían una indicación de su historia. Si Sedna hubiera sido empujado a su órbita por un planeta transneptuniano, cualquier otro objeto encontrado en su región tendría un perihelio similar al de Sedna (alrededor de 80 AU (12 000 millones de km; 7,4 000 millones mi)).

Emoción de las órbitas del cinturón de Kuiper

En 2008, Tadashi Mukai y Patryk Sofia Lykawka sugirieron un planeta distante del tamaño de Marte o la Tierra, actualmente en una órbita muy excéntrica entre 100 y 200 AU y período orbital de 1000 años con una inclinación de 20° a 40°, fue responsable de la estructura del cinturón de Kuiper. Propusieron que las perturbaciones de este planeta excitaron las excentricidades e inclinaciones de los objetos transneptunianos, truncaron el disco planetesimal a 48 UA y separaron las órbitas de objetos como Sedna de Neptuno. Durante la migración de Neptuno, se supone que este planeta fue capturado en una resonancia exterior de Neptuno y que evolucionó a una órbita de perihelio superior debido al mecanismo de Kozai, que dejó a los objetos transneptunianos restantes en órbitas estables.

Órbitas alargadas de un grupo de objetos del cinturón de Kuiper

En 2012, Rodney Gomes modeló las órbitas de 92 objetos del cinturón de Kuiper y descubrió que seis de esas órbitas eran mucho más largas de lo que predecía el modelo. Llegó a la conclusión de que la explicación más sencilla era la atracción gravitatoria de un compañero planetario distante, como un objeto del tamaño de Neptuno a 1.500 AU. Este objeto del tamaño de Neptuno haría que el perihelio de los objetos con semiejes mayores de 300 UA oscile, entregándolos en órbitas que cruzan planetas como las de (308933) 2006 SQ372 y (87269) 2000 OO67 o órbitas separadas como la de Sedna.

Descubrimiento de 2012 VP113 y el agrupamiento orbital de objetos del cinturón de Kuiper

En 2014, los astrónomos anunciaron el descubrimiento de 2012 VP113, un gran objeto con una órbita similar a la de Sedna de 4200 años y un perihelio de aproximadamente 80 UA, lo que los llevó a sugieren que ofreció evidencia de un potencial planeta transneptuniano. Trujillo y Sheppard argumentaron que el agrupamiento orbital de argumentos de perihelio para 2012 VP₁₁₃ y otros TNO extremadamente distantes sugiere la existencia de un "super -Tierra" de entre 2 y 15 masas terrestres más allá de las 200 UA y posiblemente en una órbita inclinada a 1.500 UA.

En 2014, los astrónomos de la Universidad Complutense de Madrid sugirieron que los datos disponibles en realidad indican más de un planeta transneptuniano; el trabajo posterior sugiere además que la evidencia es lo suficientemente sólida, pero en lugar de estar conectada con Ω y ω, los semiejes principales y las distancias nodales podrían ser las señales. El trabajo adicional basado en órbitas mejoradas de 39 objetos aún indica que más de un perturbador podría estar presente y que uno de ellos podría orbitar el Sol a 300-400 UA.

Más análisis e hipótesis del Planeta Nueve

Predicción de hipotética Órbita del Planeta Nueve basada en agrupaciones únicas

El 20 de enero de 2016, Brown y Konstantin Batygin publicaron un artículo que corrobora los hallazgos iniciales de Trujillo y Sheppard; proponiendo una súper Tierra (llamada Planeta Nueve) basada en un agrupamiento estadístico de los argumentos de perihelios (señalados antes) cerca de cero y también nodos ascendentes cerca de 113 ° de seis objetos transneptunianos distantes. Estimaron que tenía diez veces la masa de la Tierra (alrededor del 60% de la masa de Neptuno) con un semieje mayor de aproximadamente 400 a 1500 AU.

Probabilidad

Incluso sin evidencia gravitatoria, Mike Brown, el descubridor de Sedna, ha argumentado que la órbita de 12 000 años de Sedna significa que la probabilidad por sí sola sugiere que existe un objeto del tamaño de la Tierra más allá de Neptuno. La órbita de Sedna es tan excéntrica que pasa solo una pequeña fracción de su período orbital cerca del Sol, donde se puede observar fácilmente. Esto significa que, a menos que su descubrimiento haya sido un extraño accidente, probablemente haya una población sustancial de objetos de aproximadamente el diámetro de Sedna aún por observar en su región orbital. Mike Brown señaló que

Sedna es aproximadamente tres cuartas partes del tamaño de Plutón. Si hay sesenta objetos de tres cuartos del tamaño de Plutón [fuera] entonces probablemente hay cuarenta objetos del tamaño de Plutón... Si hay cuarenta objetos del tamaño de Plutón, entonces probablemente hay diez que son el doble del tamaño de Plutón. Probablemente hay tres o cuatro que son tres veces el tamaño de Plutón, y el mayor de estos objetos... es probablemente el tamaño de Marte o el tamaño de la Tierra.

Sin embargo, Brown señala que, aunque se acerque o supere en tamaño a la Tierra, si se encontrara tal objeto, seguiría siendo un "planeta enano" por la definición actual, porque no habría despejado suficientemente su vecindad.

Acantilado de Kuiper y "Planeta Diez"

Además, la especulación de un posible planeta transneptuniano ha girado en torno al llamado "acantilado de Kuiper". El cinturón de Kuiper termina repentinamente a una distancia de 48 AU (7,2 mil millones de km; 4,5 mil millones de millas) del Sol. Brunini y Melita han especulado que esta caída repentina puede atribuirse a la presencia de un objeto con una masa entre las de Marte y la Tierra ubicado más allá de las 48 AU.

La presencia de un objeto con una masa similar a la de Marte en una órbita circular a 60 UA (9 000 millones de km; 5 600 millones de millas) conduce a una población de objetos transneptunianos incompatible con las observaciones. Por ejemplo, agotaría severamente la población de plutino. Los astrónomos no han excluido la posibilidad de que un objeto con una masa similar a la de la Tierra se encuentre a más de 100 AU (15 000 millones de km; 9,3 000 millones mi) con una órbita excéntrica e inclinada. Las simulaciones por computadora realizadas por Patryk Lykawka de la Universidad de Kobe han sugerido que un objeto con una masa entre 0.3~0.7 M_Tierra, expulsado hacia el exterior por Neptuno a principios del Sistema Solar formación y actualmente en una órbita alargada entre 101 y 200 UA (15,1 y 29,9 mil millones de km; 9,4 y 18,6 mil millones de millas) del Sol, podría explicar el acantilado de Kuiper y los objetos peculiares separados como Sedna y 2012 VP113.

Aunque algunos astrónomos, como Renu Malhotra y David Jewitt, han respaldado con cautela estas afirmaciones, otros, como Alessandro Morbidelli, las han descartado como "artificiales". Malhotra &erio; Volk (2017) argumentó que una variación inesperada en la inclinación de los KBO más allá del acantilado a 50 AU (7500 millones de km; 4600 millones de millas) proporcionó evidencia de un posible planeta del tamaño de Marte, posiblemente hasta 2,4 M_{La Tierra}, que reside en el borde del Sistema Solar, a la que muchas fuentes de noticias comenzaron a referirse como "Planeta Diez". Poco después de que se propusiera, Lorenzo Iorio demostró que la existencia del hipotético planeta no se puede descartar con los datos de alcance de Cassini.

Otros planetas propuestos

Tyche era un hipotético gigante gaseoso propuesto para ubicarse en la nube de Oort del Sistema Solar. Fue propuesto por primera vez en 1999 por los astrofísicos John Matese, Patrick Whitman y Daniel Whitmire de la Universidad de Louisiana en Lafayette. Argumentaron que la evidencia de la existencia de Tyche podría verse en un supuesto sesgo en los puntos de origen de los cometas de período largo. En 2013, Matese y Whitmire reevaluaron los datos del cometa y notaron que Tyche, si existiera, sería detectable en el archivo de datos recopilados por el telescopio WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA. En 2014, la NASA anunció que la encuesta WISE había descartado cualquier objeto con las características de Tyche, lo que indica que Tyche, según la hipótesis de Matese, Whitman y Whitmire, no existe.

La teoría oligarca de la formación de planetas establece que hubo cientos de objetos del tamaño de planetas, conocidos como oligarcas, en las primeras etapas de la evolución del Sistema Solar. En 2005, el astrónomo Eugene Chiang especuló que, aunque algunos de estos oligarcas se convirtieron en los planetas que conocemos hoy, la mayoría habría sido expulsado por interacciones gravitatorias. Algunos pueden haber escapado del Sistema Solar por completo para convertirse en planetas que flotan libremente, mientras que otros estarían orbitando en un halo alrededor del Sistema Solar, con períodos orbitales de millones de años. Este halo estaría entre 1000 y 10 000 UA (150 y 1500 mil millones de km; 93 y 930 mil millones de millas) del Sol, o entre un tercio y un trigésimo de la distancia a la nube de Oort.

En diciembre de 2015, los astrónomos del Atacama Large Millimeter Array (ALMA) detectaron una breve serie de pulsos de 350 GHz que concluyeron que debían ser una serie de fuentes independientes o una sola fuente de movimiento rápido. Al decidir que este último era el más probable, calcularon en función de su velocidad que, si se uniera al Sol, el objeto, al que llamaron "Gna" después de una diosa mensajera de rápido movimiento en la mitología nórdica, estaría a una distancia de entre 12 y 25 AU y tendría un diámetro del tamaño de un planeta enano de 220 a 880 km. Sin embargo, si fuera un planeta errante no unido gravitacionalmente al Sol, y tan lejos como 4000 AU, podría ser mucho más grande. El documento nunca fue aceptado formalmente y ha sido retirado hasta que se confirme la detección. Científicos' las reacciones al aviso fueron en gran parte escépticas; Mike Brown comentó que, "si es cierto que ALMA descubrió accidentalmente un objeto masivo exterior del Sistema Solar en su diminuto, diminuto, diminuto campo de visión, eso sugeriría que hay algo así como 200 000 planetas del tamaño de la Tierra en el Sistema Solar exterior... Aún mejor, acabo de darme cuenta de que tantos planetas del tamaño de la Tierra existentes desestabilizarían todo el Sistema Solar y todos moriríamos."

Restricciones en planetas adicionales

A partir de 2022, las siguientes observaciones restringen severamente la masa y la distancia de cualquier posible planeta adicional del Sistema Solar:

• An analysis of mid-infrared observations with the WISE telescopio have ruled out the possibility of a Saturn-sized object (95 Earth mass) out to 10,000 AU, and a Jupiter-sized or larger object out to 26,000 AU. WISE ha continuado tomando más datos desde entonces, y la NASA ha invitado al público a ayudar a buscar estos datos para evidencia de planetas más allá de estos límites, a través de los Mundos del Patio: Proyecto de ciencias ciudadanas del Planeta 9.
• Usando datos modernos sobre la precesión anómala de la perihelia de Saturno, Tierra y Marte, Lorenzo Iorio concluyó que cualquier planeta desconocido con una masa de 0,7 veces la de la Tierra debe estar más lejos de 350–400 UA; uno con una masa de 2 veces la de la Tierra, más allá de 496–570 UA; y finalmente uno con una masa de 15 veces la de la Tierra, más allá de 970–111 Además, Iorio declaró que los efímeros modernos de los planetas exteriores del Sistema Solar han proporcionado restricciones aún más estrictas: ningún cuerpo celestial con una masa de 15 veces que la Tierra puede existir más cerca de 1.100–1,300 UA. Sin embargo, el trabajo de otro grupo de astrónomos utilizando un modelo más completo del Sistema Solar encontró que la conclusión de Iorio era sólo parcialmente correcta. Su análisis de los datos de Cassini sobre los residuos orbitales de Saturno encontró que las observaciones eran inconsistentes con un cuerpo planetario con la órbita y masa similares a las del Planeta Nueve de Batygin y Brown teniendo una verdadera anomalía de −130° a −110° o −65° a 85°. Además, el análisis encontró que la órbita de Saturno es ligeramente mejor explicada si tal cuerpo se encuentra en una verdadera anomalía de 117,8°+11°
  −10°. En este lugar, sería aproximadamente 630 AU del Sol.
• Utilizando datos públicos en las órbitas de los objetos trans-Neptunianos extremos, se ha confirmado que existe una asimetría estadísticamente significativa (62σ) entre las distancias nodales más cortas ascendentes y descendientes; además, existen múltiples improbablemente (p < 0.0002) pares correlacionados de órbitas con distancias nodales mutuas tan bajas como 0.2 AU a 152 AU de la corteza del Sistema Solar 3 Ambos hallazgos sugieren que los perturbadores masivos pueden existir en cientos de UA del Sol y son difíciles de explicar en el contexto de una distribución uniforme de las orientaciones orbitales en el Sistema Solar más externo.