El cinturon de Kuiper se extiende al menos por unas 1000 UA, y contiene infinidad de cuerpos primitivos que son, en gran medida, el material sobrante de la formacion planetaria. Los astronomos han identificado desde 1992 a la fecha mas de 1000 objetos KBO (Kuiper belt objects), en su gran mayoria mayores a los 100 km de diametro, aunque un vastisimo numero de cuerpos celestes espera ser descubierto en esta enorme region del sistema solar: el cinturon de Kuiper contendria unos 100 millones de cuerpos con un diametro igual o mayor a 1 km..
Algunos de estos astros helados ocasionalmente escapan el confinamiento del Cinturon y se acercan hacia el sol, que los vaporiza, y se ven entonces como cometas de periodo corto. Entre los objetos mas grandes, los KBO llegan a tamaños como el de Pluton o de Eris, entre 2200 y 2400 km de diametro. La luna neptuniana Triton es casi con total seguridad un KBO (objeto del cinturon de Kuiper) capturado por el gran planeta, y es todavia mas grande (2700 km). Pero Triton tiene solo el 0.3% de la masa de la Tierra. Por esto, la siguiente pregunta, objeto de este articulo: ¿Puede haber objetos de escala realmente planetaria vagando escondidos en el cinturon de Kuiper, o incluso mas alla de él?
La respuesta es un moderado SI. Esta region es inmensa, y podria perfectamente albergar cuerpos del tamaño de nuestro planeta (completamente escondidos a los ojos de nuestra tecnologia actual). Desde los tumultuosos comienzos del sistema solar, algunos objetos de gran tamaño podrian haber sido gravitacionalmente desplazados hacia la lejana periferia del sistema. Estos planetas hipotéticos serian extremadamente poco luminosos y dificiles de detectar, por lo cual hasta hoy solo tenemos concepciones artisticas para imaginarlos.
Consideremos un experimento interesante, en el cual un objeto similar a la Tierra se hallare a determinadas distancias: Por ejemplo a 5 UA, la distancia de Jupiter, este gemelo terrestre tendria una magnitud visual de 2.6, comparable con el brillo de Arneb (α Lep), Graffias (β Sco) o Zubeneschamali (β Lib), es decir estaria en la posicion 100 entre las estrellas mas brillantes. Al telescopio, exhibiria eventualmente un disco de 4 segundos de arco de diametro, aproximadamente el mismo que muestra Urano, cuyo diametro real es cuatro veces mas grande, y aqui tambien cuatro veces mas lejano.
Si nuestra Tierra hipotética se encontrara a 30 AU (orbita de Neptuno), su brillo estaria en magnitud 10.8 (casi 16 veces mas debil que Neptuno mismo), y su diametro visual seria de 0.6 segundos de arco. A 600 AU, mucho mas lejos que cualquier planeta conocido actualmente pero todavia muy dentro del rango de las orbitas de los KBO descubiertos hasta hoy, nuestro planeta tendria magnitud 24, y un diámetro aparente de 0.03 segundos de arco. Seria demasiado debil para aparecer en los registros de escaneo exhaustivo del cielo que han llevado a cabo hasta ahora los mayores telescopios del mundo, aun utilizando optica adaptativa. 24 seria tambien la magnitud de un planeta del tamaño de Neptuno, orbitando el sol a 1200 AU, y portanto tambien completamente invisible para la actual tecnologia. Por supuesto, en ninguno de estos casos seria perceptible perturbacion gravitacional alguna sobre cuerpos vecinos, ni los cuerpos mismos que estarian siendo perturbados.
Los modelos de simulacion muestran que la Tierra seria detectable sólo hasta unas 50 AU, mientras que Neptuno no podria serlo mas alla de 130 AU del sol. Esto sugiere que la vastedad del Cinturon de Kuiper (que se extiende hasta aproximadamente unas 1000 AU) ofreceria infinitas posibilidades de escondite a todo tipo de objetos misteriosos y fascinantes.
Los astronomos siguen descubriendo objetos de respetable tamaño en el Cinturon interior (llamados trans-neptunianos, o TNO). Hasta hoy, algunos de los mas grandes que se han catalogado y nomenclado son:
-Quaoar, con su diminuta luna Weywot, a 43 AU de distancia media. 1280 km de diametro. Magnitud visual actual 18.5.
-Sedna, con orbita excentrica de 76 a 975 AU. Diametro entre 1180 y 1800 km. En el afelio, su magnitud aparente es 35. En 2075 alcanzará el perihelio, algo que no se repetirá por otros 12000 años. Actualmente tiene magnitud 20.5. Su observacion en esta etapa requiere telescopios por encima de las 45 pulgadas de apertura. Por supuesto, tecnológicamente no hay telescopios que lo pudieran observar estando en el afelio, del cual de todos modos todavia lo separan casi 6000 años.
-Haumea, con sus 2 pequeñas lunas Hi'iaka y Namaka, orbita el sol excentricamente entre 43 y 51 AU, y tiene 1300 a 1900 km de diametro. Superficie cubierta de hielo en mas de un 92%. Forma algo oblonga, como un grandisimo huevo achatado. Es un plutino, es decir un objeto muy probablemente desalojado de su orbita inicial por Neptuno, con el cual tiene resonancia 2.3. Actualmente esta cerca de su afelio, con magnitud aparente 17.3.
-Orcus, otro plutino ubicado entre 31 y 48 AU, con un incierto diametro de 840 a 1880 km.
-Makemake, de 1300 a 1900 km de diametro, con perihelio 39 AU y afelio 53 AU, temperatura superficial 35*K (-245*C). No posee lunas. En 2033 alcanzara su afelio (magnitud 16.8).
-Eris, de 2400 km de diametro, con su luna Dysnomia, de 150 km, orbitan el sol entre 35 y 97 AU.
Mas grande que Pluton, su nombre alude a la diosa griega de la discordia, ya que fue el objeto que motivó la secesion de Pluton de la comunidad de planetas. Superficie cubierta por metano helado, dandole una tonalidad rojiza. Actualmente esta en su afelio, y su magnitud visual es 18.7.
Triton, la gran luna de Neptuno, con un diametro de 2700 km, es el mayor planeta enano descubierto hasta la fecha. Su orbita retrógrada, sugiere casi inexorablemente un origen trans-neptuniano.
Pero aunque factible en la teoria, la existencia real de grandes planetas en esta region es otra cosa. Nuestro conocimiento actual de los mecanismos de acrecion planetaria señala como algo muy dificilmente posible la formacion de planetas en el Cinturon de Kuiper. La frecuencia con que los cuerpos pequeños deben colisionar entre ellos para formar objetos cada vez mayores es muy alta, y en un ambito tan rarificado en materia como es esta remota region del sistema solar, donde ademas los objetos tienen velocidades orbitales tan bajas, las probabilidades son casi ineistentes. En realidad, los modelos no pueden eplicar hasta hoy satisfactoriamente la formacion de Urano y Neptuno en los lugares donde estan actualmente, es decir a "solo" 19 y 30 AU respectivamente.
Pero puede concebirse que estos grandes planetas, mencionados y por descubrir, pudieran haberse formado mas cerca del sol, y hubieran mas tarde sido gravitacionalmente lanzados a orbitas distantes por influencia de astros mas grandes y masivos. Por ejemplo, algunos modelos de simulacion sugieren que Urano y Neptuno se formaron mas interiormente, y posteriormente, influencias de mareas ejercidas entre ellos mismos y con un masivo precursor del cinturon de Kuiper desaparecido en tiempos inmemoriales, los habrian empujado a sus posiciones actuales. La migracion radial de Neptuno, por ejemplo, desde 20 AU hasta su actual ubicacion a 30 AU, explicaría porque tantos objetos del cinturon de Kuiper descubiertos hasta hoy ocupan orbitas en resonancia con ese planeta. Otra posible evidencia de formacion en otra parte del sistema es la gran eccentricidad que muestra la orbita de muchos de los KBO conocidos, casi seguramente debida a encuentros cercanos con otros planetas en algun pasado remoto.
En la actualidad se conocen nueve objetos orbitando entre Júpiter y Neptuno (incluyendo a 2060 Chiron (alias 95 P/Chiron) y 5145 Pholus). La IAU ha designado a esta clase de objetos
Centauros. Sus órbitas no son estables. Estos objetos son, casi con toda certeza, "refugiados" del Cinturón de Kuiper. Algunos de estos objetos muestran alguna actividad cometaria (sus imágenes son un poco borrosas, indicando la presencia de una difusa
coma). El mayor de estos objetos es Chiron, que tiene unos 170 km de diámetro, 20 veces mayor que el
Halley. Si alguna vez ve perturbada su órbita a una que se acerque al Sol será un cometa realmente espectacular.
Alternativamente, si el sol se formó en un cúmulo estelar denso, podria haber atraido dentro de su influencia gravitoria objetos formados en orbitas laxas en torno a otras estrellas que estaban entonces en su vecindario cósmico. Estos cuerpos hipotéticos estarian ubicados en el Cinturon de Kuiper exterior (o en la Nube de Oort), siguiendo órbitas inmensamente alejadas, mucho mas allá de las de los KBO conocidos a la fecha, y serian completamente indetectables. Por esto, hasta hoy no se conocen ejemplos de estos vagabundos interestelares capturados por el sol, aunque un caso inicialmente sospechoso habria sido el de Sedna, cuyo perihelio a 76 AU lo aleja ampliamente a mas del doble de distancia desde el sol que Neptuno. La escasa inclinacion del plano de su orbita (12*), sin embargo, parece confirmar su origen vernáculo, en el disco protoplanetario solar. De objetos que se hubieran originado en otros sistemas estelares se podrian esperar grandes inclinaciones con respecto al plano ecliptico, e incluso orbitas retrogradas.
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| http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/Planetoid_90377_sedna_animation_location.gif | |
Un eventual viajero de estos confines del Cinturon de Kuiper interior, se encontraría con algo muy extraño. Que al cabo de un extenso periplo por regiones de relativa abundancia de asteroides helados y cometas- no hay nada. Los astrónomos lo llaman el ‘acantilado de Kuiper’, porque la densidad de objetos cae espectacular-mente. La anomalia de este brusco cambio podria explicarse con la existencia de un planeta de masa razonablemente grande, que habria aglutinado progresivamente los contenidos de estas regiones. Al momento, sin embargo, no se han encontrado pruebas concluyentes que confirmen la existencia de este misterioso Planeta X.
A pesar de todo, las posibilidades de encontrar cuerpos de gran tamaño distan de ser inexistentes. Todo lo que podemos hacer es esperar a que la tecnologia alcance un nivel de sofisticacion que permita descubrir los objetos celestes de magnitud progresivamente mas débil que yacen en las profundidades por ahora insondables del sistema solar exterior, mucho mas alla de Pluton. Las sondas espaciales, sin embargo, no seran de utilidad en este caso. Las distancias a recorrer son simplemente demasiado grandes. Si llegara a construirse el Gran Telescopio de Investigacion Sinoptica (Large Synoptic Survey Telescope), proyectado pero todavia sin presupuesto que lo financie, sera de mucha mas ayuda. Con su capacidad de escrutar todo el cielo hasta la magnitud 24, el LSST podrian eventualmente encontrar planetas en areas mas alejadas dentro del Cinturon de Kuiper.
Los limites exteriores del Sistema Solar. La Nube de Oort.
Las observaciones actuales han probado fehacientemente que el Cinturon es una entidad real. Existe otra estructura, sin embargo, que se extiende a mucho mayor distancia de nosotros, cuya existencia hasta hoy solo ha sido inferida, pero nunca confirmada. La
Nube de Oort es un enjambre inmenso de cometas y asteroides, que ocupa un volumen esferoidal, y que se extiende desde los confines del Cinturon de Kuiper hasta las 100.000 AU, es decir hasta 1.5 año luz del sol, casi un tercio de la distancia a Proxima Centauri. Todos estos helados peñascos cósmicos estarian orbitando nuestra estrella. El fallecido astronomo holandes Jan Oort predijo su existencia en 1950, basandose en el hecho de que las orbitas de los cometas de largo periodo (mayor a 200 años) estan amplia y uniformemente orientadas en el cielo, pudiendo provenir desde cualquier lugar y angulo, sin que hubiera ninguna direccion privilegiada. Notó que nunca se habian observado
cometas con orbitas fuertemente hiperbólicas, que implicarian un probable origen interestelar, y que habia una fuerte tendencia a que el
afelio de las órbitas de los cometas de periodo largo caigan a distancias del orden de los 50.000 UA. Todas estas circunstancias lo llevaron a pensar que estos cometas llegaban a la region central del Sistema provenientes de una vastisima nube globular nunca antes detectada, que rodeaba por completo al Sol, ubicado en su centro.
Las estimaciones actuales hablan de que el numero de objetos de la Nube de Oort estaria en el orden de los cien mil millones. A 100.000 AU de distancia la gravedad del Sol es tan debil, que la atraccion ejercida por estrellas vecinas y por la fuerza de mareas de la misma Via Lactea pueden desestabilizar las orbitas de los cuerpos existentes en estas regiones. En realidad, el criterio para definir la frontera ultima de la Nube (y del sistema solar) es la distancia a la cual los cometas pueden ser captados fuera de la influencia solar. Algunos cometas escapan asi del sistema, en tanto otros son inyectados hacia el sol, para irse vaporizando en sucesivos perihelios.
La nube de Oort presenta dos regiones diferenciadas: la nube de Oort exterior, de forma esférica, y la nube de Oort interior, también llamada "
nube de Hills", en forma de disco. Los objetos de la nube están formados por compuestos como
hielo,
metano y
amoníaco, entre otros, y se formaron muy cerca del Sol cuando el Sistema Solar todavía estaba en sus primeras etapas de formación. Se supone que una vez formados, llegaron a su posición actual en la nube de Oort a causa de los
efectos gravitatorios de los
planetas gigantes.
La Nube de Oort exterior habria ido perdiendo asi gran parte de sus contenidos (algunos astronomos creen que en sus comienzos habrian sido de 3 a 10 veces mas numerosos). La erosion en las regiones interiores de la Nube (5000 a 10000 AU) o Nube de Hill, es, en contraste, casi inexistente, y se habria conservado pristina, prácticamente sin cambios desde su formacion en los comienzos del sistema solar, hace unos 4570 millones de años. La masa total de la Nube de Oort se ha cuantificado estimativamente en unas 5 veces la masa terrestre.Otras fuentes proponen que este valor podria elevarse hasta unas 350 veces la masa terrestre, es decir superar ligeramente la del planeta Jupiter.
Las teorias actuales aseguran que ningun cometa se habria originado en la Nube de Oort, ya que a estas distancias inconcebibles la densidad de materia siempre debió haber sido, como hoy, demasiado exigua, e insuficiente para cohesionar en cuerpos de masa apreciable. En realidad, los cometas que hoy se encuentran en la Nube debieron haberse formado como planetesimales orbitando el sol entre las actuales orbitas de Jupiter y Neptuno, siendo posteriormente eyectados por interacciones con los grandes planetas centrales, que estaban todavia en formacion. Se cree que en su mayoria, estos cuerpos fueron expelidos por encima de la velocidad de escape del sol, y muchos de ellos vagan hoy en las heladas profundidades del espacio interestelar. Las temperaturas en estos confines del sistema solar estan eternamente en el orden de los 10*K (-263*C).
Las dificultades en detectar objetos en la Nube de Oort son impasables. A 100.000 AU, el cometa Halley tendria una imposible magnitud 64. Aun a 1000 AU ningun telescopio existente, previsto o imaginado detectaria su brillo a magnitud 43. Del mismo modo, el débil calor radiado por las fuentes de estas regiones quedaría completamente enmascarado por el fondo universal de microondas. Tampoco servirian las ocultaciones estelares, por cuanto todos los cuerpos que podrian existir a estas distancias (aun hipotéticos grandes planetas por descubrir) tendrian un diámetro angular menor al de las estrellas cuya luz estarian tratando de bloquear.
En el caso de la Nube de Oort interior, o Nube de Hills, muchos científicos piensan que nació de un estrecho encuentro (800 UA) entre el
Sol, y otra estrella dentro de los primeros 800 millones de años del
Sistema Solar, lo que podría explicar la órbita excéntrica de
(90377) Sedna, que no debería estar donde está, sin influencia de
Júpiter, ni de
Neptuno, ni de los efectos de marea.
5 Es posible que la Nube de Hills sea "más joven" que la
Nube de Oort.
6 Sólo
Sedna presenta irregularidades que no encuentran explicacion satisfactoria, como su presente ubicacion y la notable excentricidad de su orbita, ya que para
2000 OO67 y
2006 SQ372, esta teoría no parece ser necesaria, porque en el perihelio, ambos orbitan cerca de los gigantes gaseosos. Los cuerpos en la nube de Hills está hechos principalmente de
hielo de agua,
metano y
amoníaco. Se conocen muchos
cometas procedentes de la nube de Hills, tales como el
Hyakutake, Hale-Bopp, Ikeya-Seki., etc.
Algunos objetos muy extraños podrían ser tambien integrantes de la Nube de Hills. Un gran misterio envuelve a
2008 KV42, con su órbita retrógrada y la increible lejania de su afelio, todo lo cual sugeriria un origen mas distante todavia, en la Nube de Oort
exterior.
9 Lo mismo ocurre con los
damocloides, cuyos orígenes están en duda, como
5335 Damocles.
Los siguientes son los candidatos mas probables de planetesimales oriundos de la Nube de Oort.
Objeto diametro perihelio afelio descubridor
(km) (AU) (AU)
SEDNA 1180-1800 76.1 892-975 Brown et al.
2000 CR105 ~250 44.3 397 Lowell Observatory
2000 OO67 28-87 20.8 1068 descubierto en el 2000
2006 SQ372 50-100 24.2 2005 Sloan Digital Sky Survey
2008 KV42 58.9 20.2 71760 Canada-France-Hawaii Tel.
En los '80, los estudios sobre los cataclismos que generaron extinciones masivas en la Tierra, y que se repetian en ciclos aproximados de 26 millones de años, llevaron a pensar en que el sol integraba un sistema binario. Con la frecuencia mencionada, la distante compañera impulsaba enjambres de peligrosos cometas hacia el sistema solar interior, ocasionando catástrofes periodicas como la de finales del Pérmico, o como la que hace 65 millones de años, terminando el Cretácico, extinguió los dinosaurios y propició la supremacía de los mamiferos, entre otras registradas. Este astro fatídico se llamó adecuadamente Némesis, pero luego su existencia fue desestimada, y hoy la teoria ha ido perdiendo sustento y seguidores. Una compañera estelar de secuencia principal ya habria sido detectada y catalogada exhaustivamente, y si en lugar de una estrella normal fuera una enana marron, este astro sería visible en el infrarrojo, lo cual hasta hoy no ha sucedido.
Debemos enfrentar la realidad de que conseguir informacion completa y de calidad y medir distancias en estas remotisimas regiones sólo podria hacerse yendo alli. Esto, sin embargo, tomaría un tiempo inimaginable. La nave mas veloz inventada por el hombre hasta hoy, la New Horizons de la NASA que llegará al sistema de Plutón en 2015, viaja a 1,64 millones de km (mas de 4 veces la distancia a la luna) por dia. Son casi 20 km por segundo, 4 AU por año. Esa nave alcanzaria los confines de la Nube de Oort... en 25.000 años !!! Recibir instrucciones de la Tierra le tomaria 1,5 años, y la respuesta llegaria a nosotros de vuelta 3 años mas tarde.
David Jewitt es profesor de ciencia planetaria e la Universidad de California, en Los Angeles.
Se especializa en los pequeños cuerpos del sistema, particularmente cometas y KBO, alguno de los cuales ha co-descubierto, como 1992 QB, el primer objeto del Cinturon de Kuiper descubierto despues de Pluton y su luna Caronte.
BIBLIOGRAFIA Y FUENTES UTILIZADAS:
-Australian Sky & Telescope (Julio 2010).
-http://www.astrored.net/nueveplanetas/solarsystem/kboc.html
-http://es.wikipedia.org/wiki/Cintur%C3%B3n_de_Kuiper
-http://es.wikipedia.org/wiki/Nube_de_Oort
-http://es.wikipedia.org/wiki/Nube_de_Hills
-http://www.minorplanetcenter.net/iau/lists/TNOs.html
-revistas, articulos, webpages, blogs varios.
