Tras el descubrimiento del planeta Neptuno en 1846, hubo una especulación considerable de que podría existir otro planeta más allá de su órbita. La búsqueda comenzó a mediados del siglo XIX y continuó a principios del XX con la búsqueda del Planeta X 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. [1] especulando que la gravedad de un noveno planeta grande e invisible podría haber perturbado a Urano lo suficiente como para explicar las irregularidades. [2]
El descubrimiento de Plutón por 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 masa de Neptuno. [3] 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 a él y a sus vecinos, como a los asteroides , se les debería dar su propia diferencia. clasificación. Aunque algunos 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 conocido del Sistema Solar . [4]
Si bien la comunidad astronómica está ampliamente de acuerdo en que el Planeta X, como se concibió originalmente, no existe, el concepto de un planeta aún no observado ha sido revivido por varios astrónomos para explicar otras anomalías observadas en el Sistema Solar exterior. [5] En 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. [6]
En 2014, basándose en las similitudes de las órbitas de un grupo de objetos transneptunianos extremos recientemente descubiertos , los astrónomos plantearon la hipótesis de la existencia de un planeta súper terrestre, de 2 a 15 veces la masa de la Tierra y más allá de 200 AU con posiblemente una alta inclinación órbita a unas 1.500 UA. [7] En 2016, un trabajo adicional mostró que este planeta distante desconocido probablemente se encuentra en una órbita inclinada y excéntrica que no va más cerca de 200 AU y no más de 1200 AU del Sol. Se predice que la órbita estará anti-alineada con los objetos transneptunianos extremos agrupados. [8] Debido a que Plutón ya no es considerado un planeta por la IAU, este nuevo objeto hipotético se conoce como Planeta Nueve . [9]
Especulación temprana
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 gravitacional de un planeta aún no descubierto. 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 Le Verrier lo había predicho. [10] Quedaron algunas discrepancias leves en las órbitas de los planetas gigantes . Estos se tomaron para indicar la existencia de otro planeta en órbita más allá de Neptuno.
Incluso antes del descubrimiento de Neptuno, algunos especulaban que un planeta por sí solo no era suficiente para explicar la discrepancia. El 17 de noviembre de 1834, el astrónomo aficionado británico, el reverendo Thomas John Hussey, informó de una conversación que había tenido con el astrónomo francés Alexis Bouvard a George Biddell Airy , el astrónomo real británico. Hussey informó que cuando sugirió a Bouvard que el inusual movimiento de Urano podría deberse a la influencia gravitacional 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. [11]
En 1848, Jacques Babinet planteó una objeción a los cálculos de Le Verrier, afirmando que la masa observada de Neptuno era más pequeña y su órbita más grande de lo que Le Verrier había predicho inicialmente. Postuló, basado 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. [11] Le Verrier denunció la hipótesis de Babinet, diciendo: "[No hay] absolutamente nada mediante el cual uno pueda determinar la posición de otro planeta, salvo hipótesis en las que la imaginación jugó un papel demasiado importante". [11]
En 1850, James Ferguson , astrónomo asistente del Observatorio Naval de los Estados Unidos , señaló que había "perdido" una estrella que había observado, GR1719k, que el teniente Matthew Maury, superintendente del Observatorio, afirmó que era evidencia de que debía ser una nueva estrella. 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 , mostró que la estrella no había desaparecido, y que los resultados anteriores se debieron a error humano. [11]
En 1879, Camille Flammarion notó 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. [11] El astrónomo George Forbes concluyó, basándose en esta evidencia, que deben existir dos planetas más allá de Neptuno. Calculó, basándose en el hecho de que cuatro cometas poseían afelios en alrededor de 100 AU y otros seis con afelios agrupados en alrededor de 300 AU, los elementos orbitales de un par de planetas transneptunianos hipotéticos. Estos elementos concordaban sugestivamente con los hechos independientemente por otro astrónomo llamado David Peck Todd , sugiriendo a muchos que podrían ser válidos. [11] Sin embargo, los escépticos argumentaron que las órbitas de los cometas involucrados eran todavía demasiado inciertas para producir resultados significativos. [11] Algunos han considerado la hipótesis de Forbes como un precursor del Planeta Nueve . [12]
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 la posición de dos planetas que él creía que eran los responsables. El segundo fue lanzado cuando Gabriel Dallet sugirió que un solo planeta transneptuniano que se encuentra en 47 AU podría explicar el movimiento de Urano. Pickering acordó examinar las placas en busca de planetas sospechosos. En ninguno de los casos se encontraron. [11]
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 en 50 UA con un período de 360 años, al que llamó Hades, contrastando con las desviaciones. en la órbita de Urano. En 1921, Grigull revisó su período orbital a 310-330 años, para adaptarse mejor a las desviaciones observadas. [13]
En 1909, Thomas Jefferson Jackson See , un astrónomo con reputación de egocéntrico contrario, opinó "que ciertamente hay uno, probablemente dos y posiblemente tres planetas más allá de Neptuno". [14] Al nombrar provisionalmente al primer planeta "Oceanus", colocó sus respectivas distancias a 42, 56 y 72 AU del Sol. No dio ninguna indicación de cómo determinó su existencia, y no se realizaron búsquedas conocidas para localizarlos. [14]
En 1911, el astrónomo indio Venkatesh P. Ketakar sugirió la existencia de dos planetas transneptunianos, a los que llamó Brahma y Vishnu , reelaborando los patrones observados por Pierre-Simon Laplace en los satélites planetarios de Júpiter y aplicándolos a los planetas exteriores. [15] Las tres lunas galileanas internas de Júpiter, Io , Europa y Ganímedes , están encerradas en una complicada resonancia 1: 2: 4 llamada resonancia de Laplace . [16] Ketakar sugirió que Urano, Neptuno y sus hipotéticos planetas transneptunianos estaban encerrados en resonancias similares a 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 Plutón fue descubierto 19 años después, su distancia media de 39,48 UA y su período orbital de 248 años terrestres estaban cerca de la predicción de Ketakar (Plutón de hecho tiene una resonancia de 2: 3 con Neptuno ). Ketakar no hizo predicciones para los elementos orbitales más que la distancia media y el período. No está claro cómo llegó Ketakar a estas cifras, y su segundo planeta, Vishnu, nunca fue localizado. [15]
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, inició un extenso proyecto para buscar un planeta transneptuniano, [17] al que llamó Planeta X , un nombre previamente utilizado por Gabriel Dallet. [11] La X en el nombre representa una incógnita 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 de 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 . [18]
La primera búsqueda de Lowell se centró en la eclíptica , el plano abarcado por el zodíaco donde se encuentran los otros 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 captado por la encuesta. [17] Después de revisar sus posibles ubicaciones predichas, Lowell realizó una segunda búsqueda de 1914 a 1916. [17] En 1915, publicó su Memoir of a Trans-Neptunian Planet , en la que concluyó que el Planeta X tenía una masa aproximadamente siete veces mayor. la de la Tierra, aproximadamente la mitad que la de Neptuno [19], y una distancia media del Sol de 43 UA. Supuso que el Planeta X sería un objeto grande de baja densidad con un albedo alto , 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 detectado. [17] [20]
Por separado, en 1908, Pickering anunció que, al analizar las 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), [21] poseía un radio orbital medio de 51,9 AU y un período orbital de 373,5 años. [11] Las placas tomadas en su observatorio en Arequipa , Perú, no mostraron evidencia del planeta predicho, y el astrónomo británico PH Cowell mostró que las irregularidades observadas en la órbita de Urano prácticamente desaparecieron una vez que se tuvo en cuenta el desplazamiento de longitud del planeta. [11] El propio Lowell, a pesar de su estrecha asociación con Pickering, descartó el Planeta O de plano, diciendo: "Este planeta está muy bien designado como" O ", [porque] no es nada en absoluto". [22] Sin que Pickering lo supiera, cuatro de las placas fotográficas tomadas en la búsqueda del "Planeta O" por los astrónomos en el Observatorio del Monte Wilson en 1919 capturaron imágenes de Plutón, aunque esto solo fue reconocido años después. [23] Pickering continuó sugiriendo muchos otros posibles planetas transneptunianos hasta el año 1932, a los que llamó P , Q , R , S , T y U ; nunca se detectó ninguno. [15]
Descubrimiento de Plutón
La repentina muerte de Lowell en 1916 detuvo temporalmente la búsqueda del Planeta X. Al no encontrar el planeta, según un amigo, "prácticamente lo mató". [24] La viuda de Lowell, Constance, entabló una batalla legal con el observatorio sobre el legado de Lowell que detuvo la búsqueda del Planeta X durante varios años. [25] En 1925, el observatorio obtuvo discos de vidrio para un nuevo telescopio de campo amplio de 13 pulgadas (33 cm) para continuar la búsqueda, construido con fondos de Abbott Lawrence Lowell , [26] hermano de Percival. [17] En 1929, el director del observatorio, Vesto Melvin Slipher , entregó sumariamente la tarea de localizar el planeta a Clyde Tombaugh , un joven granjero de Kansas de 22 años que acababa de llegar al Observatorio Lowell después de que Slipher quedara impresionado por un muestra de sus dibujos astronómicos. [25]
La tarea de Tombaugh consistía en 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 cerca) 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 movimiento retrógrado aparente de los objetos más allá de la órbita de la Tierra está en su punto más alto. 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. [17]
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 29 de enero de ese año. [27] Una fotografía de menor calidad tomada el 21 de enero confirmó el movimiento. [25] Tras la confirmación, Tombaugh entró en la oficina de Slipher y declaró: "Doctor Slipher, he encontrado su Planeta X". [25] El objeto se encontraba a solo seis grados de una de las dos ubicaciones del Planeta X que Lowell había sugerido; así parecía que por fin había sido reivindicado. [25] Después de que el observatorio obtuviera más fotografías confirmatorias, la noticia del descubrimiento fue telegrafiada al Observatorio de la Universidad de Harvard el 13 de marzo de 1930. El nuevo objeto fue precubierto más tarde en fotografías que datan del 19 de marzo de 1915. [23] La decisión de nombrar el objeto Plutón estaba destinado en parte a honrar a Percival Lowell, ya que sus iniciales formaban las dos primeras letras de la palabra. [28] Después de descubrir a Plutón, Tombaugh continuó buscando en la eclíptica otros objetos distantes. Encontró cientos de estrellas y asteroides variables , así como dos cometas , pero no más planetas. [29]
Plutón pierde el título del Planeta X
Para decepción y sorpresa del observatorio, Plutón no mostró ningún disco visible; apareció como un punto, no diferente de una estrella, y, con una magnitud de solo 15, era seis veces más tenue de lo que Lowell había predicho, lo que significaba que era muy pequeña o muy oscura. [17] Debido a que los astrónomos de Lowell pensaban que Plutón era lo suficientemente masivo como para perturbar planetas, asumieron que su albedo podría ser no menos de 0.07 (lo que significa que reflejaba solo el 7% de la luz que lo golpeaba); casi tan oscuro como el asfalto y similar al de Mercurio , el planeta menos reflectante conocido. [1] Esto le daría a Plutón una masa estimada de no más del 70% de la de la Tierra. [1] Las observaciones también revelaron que la órbita de Plutón era muy elíptica, mucho más que la de cualquier otro planeta. [30]
Casi de inmediato, 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 de The New York Times , Armin O. Leuschner sugirió que la oscuridad y la alta excentricidad orbital de Plutón 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 una aproximación cercana a un planeta importante como Júpiter, o puede ser uno de los muchos objetos planetarios de largo período que aún no han sido descubierto, o un objeto cometario brillante ". [30] [31] 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. . " [31] En 1931, utilizando una fórmula matemática, Ernest W. Brown afirmó (de acuerdo con EC Bower ) que las presuntas irregularidades en la órbita de Urano no podían deberse al efecto gravitacional de un planeta más distante, y por lo tanto que Lowell's la supuesta predicción fue "puramente accidental". [32]
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; [33] un valor algo de acuerdo con la masa terrestre de 0,91 calculada en 1942 por Lloyd R. Wylie en el Observatorio Naval de Estados Unidos , utilizando los mismos supuestos. [34] En 1949, las mediciones de Gerard Kuiper del diámetro de Plutón con el telescopio de 200 pulgadas en el Observatorio del Monte Palomar lo llevaron a la conclusión de que tenía un tamaño intermedio entre Mercurio y Marte y que su masa era probablemente de aproximadamente 0,1 masa terrestre. . [35]
En 1973, basándose en las similitudes en la periodicidad y amplitud de la variación de brillo con Triton , Dennis Rawlins conjeturó que la masa de Plutón debe ser similar a la de Triton. En retrospectiva, la conjetura resulta ser correcta; había sido argumentado por los astrónomos Walter Baade y EC Bower ya en 1934. [36] Sin embargo, debido a que se creía que la masa de Tritón era aproximadamente el 2,5% del sistema Tierra-Luna (más de diez veces su valor real), la determinación de Rawlins porque la masa de Plutón era igualmente incorrecta. No obstante, fue un valor lo suficientemente escaso como para concluir que Plutón no era el Planeta X. [37] En 1976, Dale Cruikshank, Carl Pilcher y David Morrison de la Universidad de Hawai analizaron los espectros de la superficie de Plutón y determinaron que debía contener hielo de metano. , que es muy reflectante. Esto significaba que Plutón, lejos de ser oscura, era de hecho excepcionalmente brillante, y por lo tanto era probablemente no más de 1 / 100 de masa de la Tierra. [38] [39]
Año | Masa | Notas |
---|---|---|
1931 | 1 Tierra | Nicholson y Mayall [33] |
1942 | 0.91 Tierra | Wylie [34] |
1948 | 0.1 (1/10 Tierra) | Kuiper [35] |
1973 | 0.025 (1/40 Tierra) | Rawlins [37] |
1976 | 0.01 (1/100 Tierra) | Cruikshank, Pilcher y Morrison [39] |
1978 | 0,002 (1/500 Tierra) | Christy y Harrington [40] |
2006 | 0.00218 (1/459 Tierra) | Buie y col. [41] |
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 Estados Unidos, medir la masa del sistema Plutón-Caronte directamente observando el movimiento orbital de la luna alrededor de Plutón. [40] Determinaron que la masa de Plutón era de 1,31 × 10 22 kg; aproximadamente una quincena de la de la Tierra o una sexta parte 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. [42]
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 debe haber estado perturbando los planetas exteriores. [43]
En las décadas de 1980 y 1990, Robert Harrington dirigió una búsqueda para determinar la causa real de las aparentes irregularidades. [43] Calculó que cualquier Planeta X estaría aproximadamente a tres veces la distancia de Neptuno del Sol; su órbita sería muy excéntrica y fuertemente inclinada hacia la eclíptica; la órbita del planeta estaría aproximadamente en un ángulo de 32 grados con respecto al plano orbital de los otros planetas conocidos. [44] Esta hipótesis tuvo una recepción mixta. El escéptico del Planeta X, Brian G. Marsden, del Minor Planet Center, señaló que estas discrepancias eran una centésima parte del tamaño de las observadas por Le Verrier, y podrían deberse fácilmente a un error de observación. [45]
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. [46] Sin embargo, tanto Marsden como el proponente del Planeta X, P. Kenneth Seidelmann, atacaron la hipótesis, mostrando que el cometa Halley expulsa chorros de material de manera aleatoria e irregular, causando cambios en su propia trayectoria orbital, y que un objeto tan masivo como el Planeta X de Brady han afectado gravemente las órbitas de planetas exteriores conocidos. [47]
Aunque su misión no implicó una búsqueda del Planeta X, el observatorio espacial IRAS fue noticia brevemente en 1983 debido a un "objeto desconocido" que fue descrito en un principio como "posiblemente tan grande como el planeta gigante Júpiter y posiblemente tan cerca de la Tierra que sería parte de este Sistema Solar ". [48] Un análisis más detallado reveló que de varios objetos no identificados, nueve eran galaxias distantes y el décimo era " cirros interestelares "; ninguno resultó ser un cuerpo del Sistema Solar. [49]
En 1988, AA Jackson y RM Killen estudiaron la estabilidad de la resonancia de Plutón con Neptuno colocando el "Planeta X-es" de prueba con varias masas y a varias distancias de Plutón. Las órbitas de Plutón y Neptuno están en una resonancia de 3: 2, lo que evita su colisión o incluso cualquier acercamiento cercano, independientemente de su separación en el eje z . Se descubrió que la masa del objeto hipotético tenía que superar las 5 masas terrestres para romper la resonancia, y el espacio de parámetros es bastante grande y una gran variedad de objetos podrían haber existido más allá de Plutón sin perturbar la resonancia. Durante cuatro millones de años se han integrado cuatro órbitas de prueba de un planeta transplutoniano para determinar los efectos de tal 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 AU, respectivamente, no perturban la resonancia 3: 2. Los planetas de prueba de 5 masas terrestres con ejes semi-principales de 52,5 y 62,5 AU interrumpen la libración de cuatro millones de años del argumento del perihelio de Plutón. [50]
Planeta X refutado
Harrington murió en enero de 1993, sin haber encontrado el Planeta X. [51] Seis meses antes, E. Myles Standish había utilizado datos del sobrevuelo de Neptuno de la Voyager 2 en 1989, que había revisado la masa total del planeta hacia abajo en un 0,5%, una cantidad comparable a la masa de Marte [51], para recalcular su efecto gravitacional sobre Urano. [52] Cuando la masa recién determinada de Neptuno se utilizó en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de Efemérides del Desarrollo (JPL DE), las supuestas discrepancias en la órbita de Urano, y con ellas la necesidad de un Planeta X, desaparecieron. [3] No hay discrepancias en las trayectorias de las sondas espaciales como Pioneer 10 , Pioneer 11 , Voyager 1 y Voyager 2 que puedan atribuirse a la atracción gravitacional de un gran objeto no descubierto en el Sistema Solar exterior. [53] Hoy en día, la mayoría de los astrónomos están de acuerdo en que el Planeta X, como lo definió Lowell, no existe. [54]
Descubrimiento de más objetos transneptunianos
Después del descubrimiento de Plutón y Caronte, no se encontraron más objetos transneptunianos (TNO) hasta 15760 Albion en 1992. [55] 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 y que orbitan cerca del plano de la eclíptica más allá de Neptuno. Aunque ninguno era tan grande como Plutón, algunos de estos distantes objetos transneptunianos, como Sedna , fueron descritos inicialmente en los medios como "nuevos planetas". [56]
En 2005, el astrónomo Mike Brown y su equipo anunciaron el descubrimiento de 2003 UB 313 (más tarde llamado Eris por la diosa griega de la discordia y la contienda), un objeto transneptuniano que se pensaba que era apenas más grande que Plutón. [57] Poco después, un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA describió el objeto como el "décimo planeta". [58]
Eris nunca fue clasificado oficialmente como un 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 limpiado sus vecindarios . [4] No orbitan alrededor del Sol solo, sino como parte de una población de objetos de tamaño similar. El propio Plutón ahora es reconocido como miembro del cinturón de Kuiper y como el planeta enano más grande, más grande que el más masivo Eris.
Varios astrónomos, sobre todo Alan Stern , el 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 , Varuna y Haumea , deben considerarse planetas por derecho propio. [59] Sin embargo, el descubrimiento de Eris no rehabilitó la teoría del Planeta X porque es demasiado pequeño para tener efectos significativos en las órbitas de los planetas exteriores. [60]
Planetas transneptunianos propuestos posteriormente
Aunque la mayoría de los astrónomos aceptan que el Planeta X de Lowell no existe, varios han revivido la idea de que un gran planeta invisible podría crear efectos gravitacionales 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. [61] [62]
Órbitas de objetos distantes
La órbita de Sedna
Cuando se descubrió Sedna , su órbita extrema planteó dudas sobre su origen. Su perihelio es tan distante (aproximadamente 76 AU) que ningún mecanismo observado actualmente puede explicar la excéntrica órbita distante de Sedna. Está demasiado lejos de los planetas para haber sido afectado por la gravedad de Neptuno o los 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 afectada por una estrella que pasaba, que fue capturada de otro sistema planetario o que fue arrastrada a su posición actual por un planeta transneptuniano. [63] La solución más obvia para determinar la peculiar órbita de Sedna sería ubicar varios objetos en una región similar, cuyas diversas configuraciones orbitales proporcionarían una indicación de su historia. Si Sedna hubiera sido arrastrado a su órbita por un planeta transneptuniano, cualquier otro objeto encontrado en su región tendría un perihelio similar al de Sedna (alrededor de 80 UA). [64]
Emoción por 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 100 años. 200 UA y período orbital de 1000 años con una inclinación de 20 ° a 40 °, fue el 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 AU y separaron las órbitas de objetos como Sedna de Neptuno. Durante la migración de Neptuno, se postula que este planeta ha sido capturado en una resonancia exterior de Neptuno y que ha evolucionado hacia una órbita de perihelio superior debido al mecanismo de Kozai que deja los objetos transneptunianos restantes en órbitas estables. [65] [66] [67]
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 alargadas de lo que predijo el modelo. Concluyó que la explicación más simple era la atracción gravitacional de un compañero planetario distante, como un objeto del tamaño de Neptuno a 1.500 UA. Este objeto del tamaño de Neptuno haría oscilar el perihelia de los objetos con ejes semi-mayores de más de 300 AU, llevándolos a órbitas que cruzan planetas como las de (308933) 2006 SQ 372 y (87269) 2000 OO 67 u órbitas separadas como Sedna's. [68]
Descubrimiento de 2012 VP 113 y la agrupación orbital de objetos del cinturón de Kuiper
En 2014, los astrónomos anunciaron el descubrimiento de 2012 VP 113 , un gran objeto con una órbita de 4.200 años similar a Sedna y un perihelio de aproximadamente 80 AU, [7] lo que los llevó a sugerir que ofrecía evidencia de un potencial transneptuniano. planeta. [69] Trujillo y Sheppard argumentaron que la agrupación orbital de argumentos de perihelia para 2012 VP 113 y otros TNO extremadamente distantes sugiere la existencia de una " super-Tierra " de entre 2 y 15 masas terrestres más allá de 200 AU y posiblemente en una órbita inclinada. a 1.500 AU. [7]
En 2014, astrónomos de la Universidad Complutense de Madrid sugirieron que los datos disponibles en realidad indican más de un planeta transneptuniano; [70] El trabajo posterior sugiere además que la evidencia es lo suficientemente robusta, pero en lugar de estar relacionada con Ω y ω, los ejes semiejes mayores y las distancias nodales podrían ser los indicadores. [71] [72] El trabajo adicional basado en órbitas mejoradas de 39 objetos aún indica que podría estar presente más de un perturbador y que uno de ellos podría orbitar el Sol a 300-400 AU. [73]
Análisis adicional e hipótesis del Planeta Nueve
El 20 de enero de 2016, Brown y Konstantin Batygin publicaron un artículo que corroboraba los hallazgos iniciales de Trujillo y Sheppard; proponiendo una supertierra (apodada Planeta Nueve ) basada en un agrupamiento estadístico de los argumentos de perihelia (señalados antes) cerca de cero y también nodos ascendentes cerca de 113 ° de seis objetos transneptunianos distantes . Estimaron que era diez veces la masa de la Tierra (alrededor del 60% de la masa de Neptuno) con un semieje mayor de aproximadamente 400-1500 AU . [8] [74] [75]
Probabilidad
Incluso sin evidencia gravitacional, Mike Brown, el descubridor de Sedna, ha argumentado que la órbita de Sedna de 12.000 años 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 aproximadamente del diámetro de Sedna aún por observar en su región orbital. [76] Mike Brown señaló que "Sedna tiene aproximadamente tres cuartas partes del tamaño de Plutón. Si hay sesenta objetos tres cuartas partes del tamaño de Plutón [ahí fuera], entonces probablemente haya cuarenta objetos del tamaño de Plutón ... Si hay son 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 más grande de estos objetos ... es probablemente del tamaño de Marte o el tamaño de la Tierra ". [77] [78] [79] Sin embargo, señala que, si se encontrara un objeto de este tipo, aunque pudiera acercarse al tamaño de la Tierra, seguiría siendo un planeta enano según la definición actual, porque no habría despejado su vecindario suficientemente. [77]
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 UA 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 UA. [80] La presencia de un objeto con una masa similar a la de Marte en una órbita circular a 60 UA conduce a una población de objetos transneptunianos incompatible con las observaciones. Por ejemplo, agotaría gravemente la población plutina . [81] Los astrónomos no han excluido la posibilidad de un objeto con una masa similar a la de la Tierra ubicado a más de 100 AU 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 y 0.7 masas terrestres, expulsado hacia afuera por Neptuno al principio de la formación del Sistema Solar y actualmente en una órbita alargada entre 101 y 200 AU del Sol, podría explicar el acantilado de Kuiper y los peculiares objetos sueltos como Sedna y 2012 VP 113 . [81] Aunque algunos astrónomos, como Renu Malhotra y David Jewitt, han apoyado cautelosamente estas afirmaciones, otros, como Alessandro Morbidelli, las han descartado como "artificiales". [62] En 2017, Malhotra y Kat Volk argumentaron que una variación inesperada en la inclinación de los KBO más allá del acantilado a 50 AU proporcionó evidencia de un posible planeta del tamaño de Marte, posiblemente hasta 2,4 M ⊕ , que reside en el borde del Sol. Sistema, al que muchas fuentes de noticias se refieren como "Planeta diez". [82] [83] [84] [85] Poco después de que se teorizara, Lorenzo Iorio demostró que los datos de alcance de Cassini no descartan la existencia del planeta conjeturado. [86]
Otros planetas propuestos
Tyche era un hipotético gas gigante propuesto para ser ubicado en el sistema solar 's Oort nube . Fue propuesto por primera vez en 1999 por los astrofísicos John Matese, Patrick Whitman y Daniel Whitmire de la Universidad de Louisiana en Lafayette . [87] 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 [88] y Whitmire [89] re-evaluado los datos de cometas y señaló que Tyche, si existiera, sería detectable en el archivo de datos que fueron recogidos por la NASA 's de campo amplio Infrared Survey Explorador (WISE ) telescopio. [90] En 2014, la NASA anunció que el estudio 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. [91] [92] [93]
La teoría de la oligarquía de la formación de planetas establece que había cientos de objetos del tamaño de un planeta, 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 habrían sido arrojados hacia afuera por interacciones gravitacionales. Algunos pueden haber escapado del Sistema Solar por completo para convertirse en planetas flotantes , mientras que otros estarían orbitando en un halo alrededor del Sistema Solar, con períodos orbitales de millones de años. Este halo se situaría entre 1.000 y 10.000 UA del Sol, o entre un tercio y un trigésimo de la distancia a la nube de Oort . [94]
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. Decidiendo que este último era el más probable, calcularon basándose en su velocidad que, si estuviera unido al Sol, el objeto, al que llamaron "Gna" en honor a una diosa mensajera de movimiento rápido en la mitología nórdica, [95] sería aproximadamente 12-25 UA de distancia y tienen un diámetro del tamaño de un planeta enano de 220 a 880 km. Sin embargo, si fuera un planeta rebelde que no estuviera ligado gravitacionalmente al Sol, y tan lejos como 4000 AU, podría ser mucho más grande. [96] El documento nunca fue aceptado formalmente y ha sido retirado hasta que se confirme la detección. [96] Las reacciones de los científicos al aviso fueron en gran parte escépticas; Mike Brown comentó que, "si es cierto que ALMA descubrió accidentalmente un objeto masivo del Sistema Solar exterior en su minúsculo, minúsculo, minúsculo 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, me acabo de dar cuenta de que tantos planetas del tamaño de la Tierra que existen desestabilizarían todo el Sistema Solar y todos moriríamos ". [95]
Restricciones en planetas adicionales
A partir de 2016, las siguientes observaciones restringen severamente la masa y la distancia de cualquier posible planeta adicional del Sistema Solar:
- Un análisis de las observaciones del infrarrojo medio con el telescopio WISE ha descartado la posibilidad de un objeto del tamaño de Saturno (95 masas terrestres) hasta 10.000 AU , y un objeto del tamaño de Júpiter o más grande hasta 26.000 AU. [6] WISE ha continuado tomando más datos desde entonces, y la NASA ha invitado al público a ayudar a buscar estos datos en busca de evidencia de planetas más allá de estos límites, a través del proyecto de ciencia ciudadana Backyard Worlds: Planet 9 . [97]
- Utilizando datos modernos sobre la precesión anómala del perihelia de Saturno, la Tierra y Marte, Lorenzo Iorio concluyó que cualquier planeta desconocido con una masa 0,7 veces mayor que la de la Tierra debe estar más allá de 350-400 AU; uno con una masa 2 veces mayor que la de la Tierra, más de 496–570 AU; y finalmente uno con una masa 15 veces mayor que la de la Tierra, más allá de 970-1,111 AU. [98] Además, Iorio afirmó que las efemérides modernas de los planetas exteriores del Sistema Solar han proporcionado restricciones aún más estrictas: ningún cuerpo celeste con una masa 15 veces mayor que la de la Tierra puede existir más cerca de 1.100-1.300 UA. [99] Sin embargo, el trabajo de otro grupo de astrónomos que utilizó 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 una órbita y masa similares a las de Batygin y el Planeta Nueve de Brown que tiene una anomalía verdadera de −130 ° a −110 ° o −65 ° a 85 °. Además, el análisis encontró que la órbita de Saturno se explica un poco mejor si dicho cuerpo se encuentra en una verdadera anomalía de117,8 °+ 11 °
−10 °. En esta ubicación, estaría aproximadamente a 630 UA del Sol. [100]
Ver también
- Planetas ficticios del sistema solar
- Lista de objetos hipotéticos del Sistema Solar
Telescopios de estudio
- Gran telescopio de estudio sinóptico (LSST)
- Pan-STARRS
- Explorador de levantamientos infrarrojos de campo amplio (WISE)
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