El objeto gigante helado estaría más allá de la órbita de Plutón
Dos astrónomos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) afirman haber encontrado pruebas de la existencia de un planeta gigante con una órbita extraña y alargada en los confines del sistema solar. El objeto tiene una masa 10 veces mayor que la Tierra y sería comparable en tamaño a Neptuno.
Los astrónomos llevan más de un siglo dándole vueltas a la idea de un nuevo planeta en el sistema solar, conocido como Planeta X. Ahora, el astrónomo Michael Brown, famoso por haberle quitado el estatus de planeta a Plutón (su usuario en twitter es @plutokiller), junto a su colega Konstantin Batygin, del Caltech, asegura que han descubierto un planeta gigante helado que estaría más allá de la órbita de Plutón.
Según el estudio, publicado esta semana en la revista The Astronomical Journal, este planeta tendría un tamaño cinco o diez veces superior a la Tierra. Si se confirmara su existencia, no estaríamos hablando de pequeños mundos helados más allá de la órbita de Plutón, sino de un gigante del tamaño de Neptuno en los confines del sistema solar, que tardaría entre 10.000 y 20.000 años en dar la vuelta al Sol con una órbita muy alargada.
“Por primera vez en más de 150 años, tenemos una evidencia sólida de que el censo planetario del sistema solar está incompleto”, dice Batygin
El descubrimiento no se ha realizado mediante observación directa, sino a través de modelos matemáticos y simulación computacional. Los investigadores han deducido la existencia de este planeta masivo a partir de las órbitas de toda una serie de planetas enanos y otros objetos extremos de nuestro sistema solar, descubiertos en fechas recientes.
Maniobras orbitales
Otros estudios previos ya habían argumentado que las extrañas maniobras orbitales de estos pequeños objetos podrían explicarse por la perturbación gravitatoria de un hipotético planeta gigante.
“Podría ser el verdadero noveno planeta. Hay todavía una parte muy importante de nuestro sistema solar sin descubrir y esto es muy emocionante”, ha señalado Brown.
Según el astrónomo, el nuevo objeto tiene cerca de 5.000 veces la masa de Plutón, por lo que no debería haber ningún debate para que se le considere como un verdadero planeta. A diferencia de objetos más pequeños, conocidos como como planetas enanos, el nuevo domina gravitacionalmente a sus vecinos. De hecho, domina una región más grande que cualquiera de los otros planetas conocidos.
Michael Brown (a la izquierda), famoso por haberle quitado el estatus de planeta a Plutón, junto a su colega Konstantin Batygin. / Lance Hayashida/Caltech
La existencia del Planeta Nueve ayuda a explicar las características misteriosas de los objetos helados transneptunianos y del Cinturón de Kuiper.
“Aunque al principio fuimos bastante escépticos con la existencia de este planeta, continuamos investigando su órbita y lo que significaría para el sistema solar exterior, y nos convencimos de que íbamos en la buena dirección”, dice Batygin. “Por primera vez en más de 150 años, tenemos una evidencia sólida de que el censo planetario del sistema solar está incompleto”, afirma.
El camino hacia el descubrimiento teórico no ha sido sencillo, según informa Caltech en un comunicado. En 2014, un antiguo posdoctorado de Brown, Chad Trujillo, y su colega Scott Sheppard publicaron un artículo que señalaba que 13 de los objetos más distantes en el Cinturón de Kuiper tenían características similares y, para explicar esta similitud, sugirieron la presencia de un pequeño planeta. Brown pensó que la solución era poco probable, pero el tema despertó su interés.
Investigación de los objetos distantes
Brown mostró el problema a Batygin y ambos colaboraron durante un año y medio para estudiar los objetos distantes. Al ser uno observador y el otro teórico, respectivamente, ambos enfocaron la investigación desde perspectivas muy diferentes: Brown como alguien que mira al cielo y trata de anclar todo en el contexto de lo que ve, y Batygin, desde el contexto de la dinámica y la física.
En relativamente poco tiempo los dos científicos se dieron cuenta de que los seis objetos más distantes de la colección original de Trujillo y Sheppard siguen órbitas elípticas que apuntan en la misma dirección en el espacio. Esto es sorprendente porque los puntos extremos de sus órbitas se mueven a diferentes velocidades.
“Es como tener seis manecillas de un reloj moviéndose cada una a un ritmo diferente, y cuando miras hacia arriba, todas están en el mismo lugar. Las probabilidades que eso suceda son algo así como una entre 100”, dice Brown.
El planeta podría haber sido expulsado durante la formación temprana del sistema solar
Pero además de eso –agrega–, las órbitas de los seis objetos están también todas inclinadas de la misma manera, apuntando hacia abajo aproximadamente 30 grados en la misma dirección con respecto al plano de los ocho planetas conocidos. La probabilidad de que eso ocurra es de aproximadamente 0,007%. "Básicamente, no debería ocurrir al azar. Así que pensamos que algo más debe dar forma a estas órbitas”, destaca.
Como un padre que balancea el columpio de su hijo, el Planeta Nueve empuja las órbitas de los objetos del Cinturón de Kuiper, de forma que su configuración respecto al planeta se preserva, dice el comunicado de CalTech
Telescopios a la caza
El planeta podría haber sido expulsado durante la formación temprana del sistema solar, cuando cuatro grandes núcleos concentraron gas y formaron Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Tal vez represente un quinto núcleo que llegó demasiado cerca de Júpiter o Saturno y fue expulsado a su actual y distante órbita, explica Brown.En la actualidad, varios poderosos telescopios están intentando ‘cazar’ al Planeta Nueve o Planeta X.
Astrónomos detectan evidencia de un noveno planeta en el Sistema Solar
Los investigadores, Konstantin Batygin y Mike Brown, descubrieron la existencia del planeta a través de un modelado matemático y simulaciones por computador, pero no lo han observado de manera directa.
“Sería un verdadero noveno planeta”, dice Brown, profesor de astronomía planetaria. “Solo ha habido dos verdaderos planetas descubiertos desde tiempos antiguos, y este sería un tercero”.
Brown señala que este supuesto noveno planeta –con unas 5.000 veces la masa de Plutón– es tan grande que no debería haber un debate sobre si es un verdadero planeta o no. A diferencia de la clase de objetos más pequeños conocidos como planetas enanos, el Planeta Nueve domina gravitacionalmente su vecindad del Sistema Solar. De hecho, domina una región más grande que cualquiera de los otros planetas conocidos.
En el artículo que presenta sus resultados, Batygin y Brown, demuestran cómo el Planeta Nueve ayuda a explicar una serie de misteriosas características del campo de objetos congelados más allá de Neptuno, región que se conoce como cinturón de Kuiper.
“Aunque inicialmente fuimos bastante escépticos de que este planeta pudiera existir, a medida que continuamos investigando su órbita y lo que significaría para el Sistema Solar exterior, nos convencimos cada vez más de que está allí fuera”, dice Batygin, profesor adjunto de ciencia planetaria. “Por primera vez en más de 150 años, hay evidencia sólida de que el censo planetario del Sistema Solar está incompleto”.
El descubrimiento del planeta no fue sencillo. En 2014 se publicó un estudio donde se señala que 1 de los objetos más lejanos del cinturón de Kuiper tienen una característica orbital similar, para lo que se sugirió la presencia de un pequeño planeta. Luego, Batygin y Brown, notaron que los seis objetos más lejanos del estudio anterior siguen órbitas elípticas que señalan la misma dirección en el espacio, y además sus órbitas están inclinadas 30 grados en la misma dirección en relación al plano de los otros ocho planetas; la probabilidad de que esto ocurra es de 0,007% por lo que es poco probable que se deba a algo aleatorio y debe haber algo dando forma a estas órbitas.
La primera posibilidad que se investigó fue que tal vez había suficientes objetos en el cinturón de Kuiper como para ejercer la gravedad necesaria para mantener juntos a los objetos mencionados. Los investigadores lo descartaron ya que se necesitaría que el cinturón de Kuiper tuviera unas 100 veces la masa que contiene en la actualidad.
Órbitas de objetos del cinturón de Kuiper y del Planeta Nueve. Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC).
Luego ejecutaron simulaciones de un planeta en una órbita lejana que rodeaba las órbitas de los seis objetos, actuando como un lazo gigante que los alineara. Este escenario casi funcionó, pero no daba cuenta con precisión de las excentricidades observadas.
Pero por accidente, Batygin y Brown notaron que si corrían las simulaciones con un planeta masivo con una órbita en que su aproximación máxima al Sol, o perihelio, está a 180 grados respecto del perihelio de los otros objetos y planetas conocidos, los objetos lejanos del cinturón de Kuiper en la simulación asumían la alineación que se observaba.
La primera impresión es que, a largo plazo, esta configuración no sería estable y los objetos debería colisionar entre sí, pero el equipo señala que gracias un tipo de resonancia orbital, la órbita del noveno planeta previene dicha colisión y mantiene los planetas alineados.
Los investigadores se mantenían escépticos, pero a medida que investigaron más características y consecuencias del modelo, se fueron convenciendo poco a poco.
La existencia de este planeta explica las órbitas de dos objetos del cinturón de Kuiper. El primero de ellos es Sedna, que fue descubierto por Brown en 2003. A diferencia de otros objetos del cinturón de Kuiper, que son “empujados” gravitacionalmente por Neptuno y luego regresan, Sedna nunca se acerca demasiado a éste. El segundo objeto, similar a Sedna y conocido como 2012 VP113, fue anunciado en 2014. Batygin y Brown descubrieron que la presencia del Planeta Nueve en su órbita propuesta produce que los objetos de este tipo tomen lentamente una órbita menos conectada a Neptuno.
Pero lo que terminó por convencer a los investigadores fue el hecho de que sus simulaciones predecían que debería haber objetos en el cinturón de Kuiper con órbitas perpendicularmente inclinadas respecto del plano de los planetas. “Repentinamente noté que hay objetos así”, señala Brown. En los últimos tres años, observadores han identificado cuatro objetos que trazan órbitas en una línea aproximadamente perpendicular desde Neptuno y un objeto a lo largo de otra. “Trazamos las posiciones de esos objetos y sus órbitas, y encajaban exactamente con las simulaciones”, dice Brown. Mientras se sigue investigando las características de este supuesto planeta, se ha comenzado a observar el cielo en busca de dicho objeto, lo que será una tarea difícil ya que solo se conoce su órbita estimada, pero no se sabe en qué lugar se encuentra actualmente el planeta.
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