El poder colectivo de los cuerpos oscuros y helados del Sistema Solar.

Los científicos han luchado durante mucho tiempo para explicar la existencia de los «objetos separados» del Sistema Solar, que tienen órbitas que se inclinan como balancines y que a menudo se agrupan en una parte del cielo nocturno. 
Crédito: Steven Burrows / JILA.

Los alcances más externos de nuestro Sistema Solar son un lugar extraño, lleno de cuerpos oscuros y helados con apodos como Sedna, Biden y The Goblin, cada uno de los cuales abarca varios cientos de millas de diámetro.

Dos nuevos estudios realizados por investigadores de CU Boulder pueden ayudar a resolver uno de los mayores misterios sobre estos mundos lejanos: ¿por qué tantos de ellos no orbitan el Sol como deberían? 

Las órbitas de estas rarezas planetarias, que los científicos llaman «objetos separados«, se inclinan y se separan del plano del Sistema Solar, entre otros comportamientos inusuales.

Objetos Transneptunianos hasta 500 UA.
Objetos transneptunianos trazados por su distancia e inclinación . 
Los objetos más allá de una distancia de 100  UA muestran su designación.

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Crédito: Eurocommuter – Generated by a program written by the author/Wikipedia.

«Esta región del espacio, que está mucho más cerca de nosotros que las estrellas en nuestra galaxia y otras cosas que podemos observar bien, es tan desconocida para nosotros», dijo Ann-Marie Madigan, Profesora Asistente en el Departamento de Astrofísica. y Ciencias Planetarias (APS) en CU Boulder.

Algunos investigadores han sugerido que algo grande podría ser el responsable, como un planeta sin descubrir, denominado «Planeta 9», que dispersa objetos a su paso.

Pero Madigan y el estudiante graduado Alexander Zderic prefieren pensar en pequeño. Basándose en exhaustivas simulaciones por computadora, el dúo argumenta que estos objetos separados pueden haber interrumpido sus propias órbitas, a través de pequeños empujones gravitacionales que se acumularon durante millones de años.

Los hallazgos, dijo Madigan, proporcionan una sugerencia tentadora de lo que puede estar sucediendo en esta misteriosa región del espacio.

«Somos el primer equipo en poder reproducir todo, todas las anomalías orbitales extrañas que los científicos han visto a lo largo de los años», dijo Madigan, también miembro de JILA . «Es una locura pensar que todavía hay mucho por hacer».

El equipo publicó sus resultados el 2 de Julio en The Astronomical Journal y el mes pasado en The Astronomical Journal Letters .

Una galería de pícaros de los objetos más grandes conocidos en el sistema solar más allá de la órbita de Neptuno. 
Crédito: CC Photo a través de Wikimedia Commons.

Poder a los asteroides

El problema con el estudio del Sistema Solar Exterior, agregó Madigan, es que está muy oscuro.

«Por lo general, la única forma de observar estos objetos es captar los rayos del Sol que golpean su superficie y vuelvan a nuestros telescopios en la Tierra», dijo. «Debido a que es tan difícil aprender algo al respecto, se asumió que estaba vacío».

Ella es una de un número creciente de científicos que argumentan que esta región del espacio está lejos de estar vacía, pero eso no hace que sea más fácil de entender.

Solo mira los objetos separados. Mientras que la mayoría de los cuerpos en el Sistema Solar tienden a rodear el Sol en un disco plano, las órbitas de estos mundos helados pueden inclinarse como un balancín. Muchos también tienden a agruparse en una sola porción del cielo nocturno, un poco similar a una brújula que solo apunta hacia el norte.

Madigan y Zderic querían saber por qué. Para hacer eso, recurrieron a las supercomputadoras para recrear o modelar la dinámica del Sistema Solar Exterior con mayor detalle que nunca.

«Modelamos algo que alguna vez pudo haber existido en el Sistema Solar Exterior y también agregó la influencia gravitacional de planetas gigantes como Júpiter», dijo Zderic, también de APS.

En el proceso, descubrieron algo inusual: los objetos helados en sus simulaciones comenzaron a orbitar al Sol como de costumbre. Pero luego, con el tiempo, comenzaron a tirarse y empujarse entre sí. Como resultado, sus órbitas se volvieron más rígidas hasta que comenzaron a parecerse a la realidad. Lo más notable fue que lo hicieron todo solos: los asteroides y los planetas menores no necesitaban un gran planeta para lanzarlos en un bucle.

«Individualmente, todas las interacciones gravitacionales entre estos pequeños cuerpos son débiles», dijo Madigan. «Pero si tienes suficientes, eso se vuelve importante».

Tiempos de la Tierra 20

Madigan y Zderic habían visto indicios de patrones similares en investigaciones anteriores , pero sus últimos resultados proporcionan la evidencia más exhaustiva hasta el momento.

Los hallazgos también vienen con una gran advertencia. Para que la teoría de la «gravedad colectiva» de Madigan y Zderic funcione, el Sistema Solar Exterior una vez necesitó contener una gran cantidad de cosas.

«Necesitabas objetos que sumaran algo del orden de 20 masas terrestres», dijo Madigan. «Eso es teóricamente posible, pero definitivamente va a chocar contra las creencias de las personas».

De una forma u otra, los científicos deberían descubrirlo pronto. Está previsto que un nuevo telescopio llamado Observatorio Vera C. Rubin entre en funcionamiento en Chile en 2022 y comience a arrojar una nueva luz sobre este tramo de espacio desconocido.

«Gran parte de la fascinación reciente con el Sistema Solar Exterior está relacionada con los avances tecnológicos», dijo Zderic. «Realmente se necesita la última generación de telescopios para observar estos cuerpos».

Fuente: CU Boulder Today / University of Colorado Boulder.

Artículo original: «The collective power of the solar system’s dark, icy bodies«.  Daniel Strain •  July 7, 2020.

Los trabajos publicados:

  1. Alexander Zderic, Ann-Marie Madigan. Giant-planet Influence on the Collective Gravity of a Primordial Scattered Disk. The Astronomical Journal, 2020; 160 (1): 50 DOI: 10.3847/1538-3881/ab962f
  2. Alexander Zderic, Angela Collier, Maria Tiongco, Ann-Marie Madigan. Apsidal Clustering following the Inclination Instability. The Astrophysical Journal, 2020; 895 (2): L27 DOI: 10.3847/2041-8213/ab91a0

Material relacionado

Todos los KBO conocidos con órbitas superiores a 250 UA. 
Las órbitas de KBO descubiertas por OSSOS y DES están en muchas direcciones; 
sondeos anteriores con sesgos desconocidos los descubrieron en la misma dirección. 
Esta imagen fue producida usando datos públicos de la Base de Datos del Centro de Planetas Menores. 
Crédito: Samantha Lawler.

Una excelente revisión de los sondeos que se han hecho del Citurón de Kuiper en busca de KBO (Kuiper Belt Objects), poniendo especial atención a los sesgos de observación que no se declararon o no se tuvieron en cuenta, muestra que la agrupación de órbitas cae dentro de los sesgos de observación.

O sea que en realidad las órbitas de los KBO se distribuyen de forma homogénea y no agrupadas, también encontrando KBO muy lejanos con órbitas que no responden a la presencia de un hipotético Planeta 9, según lo presenta el siguiente artículo, que contiene en su apartado «Material relacionado un detalle de los sondeos en curso en búsqueda de KBO:

Un trabajo de investigación, de un estudiante graduado de la Universidad de Cambridge y un Físico de la Universidad de Tel Aviv da un giro novedoso a la hipótesis existente del Planeta 9 al invocar un ‘anillo’ de cuerpos pequeños en los confines del Sistema Solar como una posible explicación de las observaciones. Esta teoría podría desarrollarse potencialmente junto con, o como alternativa a, la gran hipótesis del Planeta 9.

El artículo que lo presenta, contiene además en su apartado «Material relacionado» una recopilación de los trabajos hechos acerca de la existencia del Planeta 9 así como también de aquellas argumentaciones en contra del mismo, publicaciones en los medios especializados, proyectos para aficionados y dos casos interesantes en la sección «Curiosidades»:

Nota: Ann Marie Madigan, viene manteniendo su posición respecto a lo no existencia de una Planeta 9 desde hace mucho tiempo:

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