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Eris , el objeto de disco disperso más grande conocido (centro), y su luna Disnomia (izquierda del objeto)
Tipos de planetas menores distantes

El disco disperso (o disco disperso ) es un disco circunestelar distante en el Sistema Solar que está escasamente poblado por pequeños cuerpos helados del sistema solar , que son un subconjunto de la familia más amplia de objetos transneptunianos . Los objetos de disco disperso (SDO) tienen excentricidades orbitales que van tan alto como 0.8, inclinaciones tan altas como 40 ° y perihelia superior a 30 unidades astronómicas (4.5 × 10 9  km; 2.8 × 10 9 mi). Se cree que estas órbitas extremas son el resultado de la "dispersión" gravitacional de los gigantes gaseosos , y los objetos continúan siendo objeto de perturbaciones por parte del planeta Neptuno .

Aunque los objetos de discos dispersos más cercanos se acercan al Sol entre 30 y 35 AU, sus órbitas pueden extenderse mucho más allá de 100 AU. Esto hace que los objetos se encuentren dispersos entre los objetos más fríos y distantes del Sistema Solar. [1] La parte más interna del disco disperso se superpone con una región en forma de toro de objetos en órbita tradicionalmente llamada cinturón de Kuiper , [2] pero sus límites externos se extienden mucho más lejos del Sol y más arriba y debajo de la eclíptica que Kuiper. cinturón adecuado. [a]

Debido a su naturaleza inestable, los astrónomos ahora consideran que el disco disperso es el lugar de origen de la mayoría de los cometas periódicos del Sistema Solar, siendo los centauros , una población de cuerpos helados entre Júpiter y Neptuno, la etapa intermedia en la migración de un objeto desde el disco al interior del Sistema Solar. [4] Eventualmente, las perturbaciones de los planetas gigantes envían tales objetos hacia el Sol, transformándolos en cometas periódicos. También se cree que muchos objetos de la nube de Oort propuesta se originaron en el disco disperso. Los objetos separados no son claramente distintos de los objetos de disco dispersos, y algunos, como Sedna a veces se ha considerado que están incluidos en este grupo.

Descubrimiento [ editar ]

Ver también: Historia del cinturón de Kuiper

Tradicionalmente, los dispositivos como un comparador de parpadeo se usaban en astronomía para detectar objetos en el Sistema Solar, porque estos objetos se movían entre dos exposiciones; esto implicaba pasos que consumían mucho tiempo, como exponer y revelar placas o películas fotográficas , y luego la gente usaba un comparador de parpadeo. para detectar manualmente posibles objetos. Durante la década de 1980, el uso de cámaras basadas en CCD en telescopios hizo posible producir directamente imágenes electrónicas que luego podrían digitalizarse fácilmente y transferirse a imágenes digitales.. Debido a que el CCD capturaba más luz que la película (aproximadamente el 90% frente al 10% de la luz entrante) y el parpadeo ahora se podía realizar en una pantalla de computadora ajustable, los estudios permitieron un mayor rendimiento. El resultado fue una avalancha de nuevos descubrimientos: entre 1992 y 2006 se detectaron más de mil objetos transneptunianos [5].

El primer objeto de disco disperso (SDO) en ser reconocido como tal fue 1996 TL 66 , [6] [7] originalmente identificado en 1996 por astrónomos basados ​​en Mauna Kea en Hawai. Tres más fueron identificados por la misma encuesta en 1999: 1999 CV 118 , 1999 CY 118 y 1999 CF 119 . [8] El primer objeto actualmente clasificado como SDO que se descubrió fue el TL 8 de 1995 , encontrado en 1995 por Spacewatch . [9]

A partir de 2011, se han identificado más de 200 SDO, [10] incluido Gǃkúnǁʼhòmdímà (descubierto por Schwamb, Brown y Rabinowitz), [11] 2002 TC 302 ( NEAT ), Eris (Brown, Trujillo y Rabinowitz), [12] Sedna (Brown, Trujillo y Rabinowitz) [13] y 2004 VN 112 ( Estudio de la eclíptica profunda ). [14] Aunque se supone que el número de objetos en el cinturón de Kuiper y el disco disperso es aproximadamente igual, el sesgo de observación debido a su mayor distancia significa que se han observado muchos menos SDO hasta la fecha. [15]

Subdivisiones del espacio transneptuniano [ editar ]

Artículo principal: objeto transneptuniano
La excentricidad e inclinación de la población de discos dispersos en comparación con los objetos del cinturón de Kuiper clásico y resonante 5: 2

Los objetos transneptunianos conocidos a menudo se dividen en dos subpoblaciones: el cinturón de Kuiper y el disco disperso. [16] Se ha formulado la hipótesis de un tercer depósito de objetos transneptunianos, la nube de Oort , aunque no se han realizado observaciones directas confirmadas de la nube de Oort. [2] Algunos investigadores sugieren además un espacio de transición entre el disco disperso y la nube interior de Oort, poblado con " objetos separados ". [17]

Disco disperso versus cinturón de Kuiper [ editar ]

Ver también: cinturón de Kuiper

El cinturón de Kuiper es un toro relativamente grueso (o "rosquilla") de espacio, que se extiende desde aproximadamente 30 a 50 UA [18] y comprende dos poblaciones principales de objetos del cinturón de Kuiper (KBO): los objetos clásicos del cinturón de Kuiper (o "cubewanos" ), que se encuentran en órbitas no tocadas por Neptuno, y los objetos resonantes del cinturón de Kuiper ; aquellos que Neptuno ha bloqueado en una proporción orbital precisa como 2: 3 (el objeto gira dos veces por cada tres órbitas de Neptuno) y 1: 2 (el objeto gira una vez por cada dos órbitas de Neptuno). Estas proporciones, llamadas resonancias orbitales, permiten que los KBO persistan en regiones que la influencia gravitacional de Neptuno habría desaparecido a lo largo de la era del Sistema Solar, ya que los objetos nunca están lo suficientemente cerca de Neptuno como para ser dispersados ​​por su gravedad. Aquellos en resonancias 2: 3 se conocen como " plutinos ", porque Plutón es el miembro más grande de su grupo, mientras que aquellos en resonancias 1: 2 se conocen como " twotinos ".

A diferencia del cinturón de Kuiper, Neptuno puede perturbar la población de discos dispersos. [19] Los objetos de discos dispersos se encuentran dentro del rango gravitacional de Neptuno en sus aproximaciones más cercanas (~ 30 AU) pero sus distancias más lejanas alcanzan muchas veces más. [17] La investigación en curso [20] sugiere que los centauros , una clase de planetoides helados que orbitan entre Júpiter y Neptuno, pueden ser simplemente SDO arrojados a los confines del Sistema Solar por Neptuno, haciéndolos "cis-neptunianos" en lugar de objetos dispersos transneptunianos. [21] Algunos objetos, como (29981) 1999 TD 10 , difuminan la distinción [22] y el Minor Planet Center(MPC), que cataloga oficialmente todos los objetos transneptunianos , ahora enumera centauros y SDO juntos. [10]

El MPC, sin embargo, hace una clara distinción entre el cinturón de Kuiper y el disco disperso, separando aquellos objetos en órbitas estables (el cinturón de Kuiper) de aquellos en órbitas dispersas (el disco disperso y los centauros). [10] Sin embargo, la diferencia entre el cinturón de Kuiper y el disco disperso no es clara, y muchos astrónomos ven el disco disperso no como una población separada sino como una región externa del cinturón de Kuiper. Otro término utilizado es "objeto del cinturón de Kuiper disperso" (o SKBO) para los cuerpos del disco disperso. [23]

Morbidelli y Brown proponen que la diferencia entre los objetos en el cinturón de Kuiper y los objetos de disco disperso es que estos últimos cuerpos "son transportados en semieje mayor por encuentros cercanos y distantes con Neptuno", [16] pero el primero no experimentó tal cercanía. encuentros. Esta delineación es inadecuada (como señalan) a lo largo de la edad del Sistema Solar, ya que los cuerpos "atrapados en resonancias" podrían "pasar de una fase de dispersión a una fase de no dispersión (y viceversa) en numerosas ocasiones". [dieciséis]Es decir, los objetos transneptunianos podrían viajar de un lado a otro entre el cinturón de Kuiper y el disco disperso a lo largo del tiempo. Por lo tanto, optaron por definir las regiones, en lugar de los objetos, definiendo el disco disperso como "la región del espacio orbital que pueden visitar los cuerpos que se han encontrado con Neptuno" dentro del radio de una esfera de Hill , y el cinturón de Kuiper como su "complemento ... en la región a > 30 UA"; la región del Sistema Solar poblada por objetos con ejes semi-principales mayores de 30 AU. [dieciséis]

Objetos separados [ editar ]

Artículo principal: objeto separado
Ver también: Sednoid

El Minor Planet Center clasifica el objeto transneptuniano 90377 Sedna como un objeto de disco disperso. Su descubridor, Michael E. Brown, ha sugerido en cambio que debería considerarse un objeto interior de la nube de Oort en lugar de un miembro del disco disperso, porque, con una distancia de perihelio de 76 AU, es demasiado remoto para verse afectado por la atracción gravitacional. de los planetas exteriores. [24] Según esta definición, un objeto con un perihelio superior a 40 AU podría clasificarse como fuera del disco disperso. [25]

Sedna no es el único objeto de este tipo: (148209) 2000 CR 105 (descubierto antes de Sedna) y 2004 VN 112 tienen un perihelio demasiado lejos de Neptuno para ser influenciado por él. Esto llevó a una discusión entre los astrónomos sobre un nuevo conjunto de planetas menores, llamado disco disperso extendido ( E-SDO ).[26] 2000 CR 105 también puede ser un objeto de nube de Oort interior o (más probablemente) un objeto de transición entre el disco disperso y la nube de Oort interior. Más recientemente, estos objetos se han denominado "separados" , [27] u objetos separados distantes ( DDO ).[28]

No hay límites claros entre las regiones dispersas y separadas. [25] Gomes y col. definen a los SDO como "órbitas muy excéntricas, perihelios más allá de Neptuno y ejes semi-mayores más allá de la resonancia 1: 2". Según esta definición, todos los objetos distantes separados son SDO. [17] Dado que las órbitas de los objetos separados no pueden ser producidas por la dispersión de Neptuno, se han propuesto mecanismos de dispersión alternativos, incluida una estrella que pasa [29] [30] o un objeto distante del tamaño de un planeta . [28] Como alternativa, se ha sugerido que estos objetos han sido capturados de una estrella que pasa. [31]

Un esquema introducido por un informe de 2005 de Deep Ecliptic Survey de JL Elliott et al. distingue entre dos categorías: dispersos cercanos (es decir, SDO típicos) y dispersos extendidos (es decir, objetos separados). [32] Los objetos cercanos dispersos son aquellos cuyas órbitas no son resonantes, no cruzan la órbita planetaria y tienen un parámetro Tisserand (relativo a Neptuno) menor que 3. [32] Los objetos extendidos dispersos tienen un parámetro Tisserand (relativo a Neptuno) superior a 3 y tienen una excentricidad promedio en el tiempo superior a 0,2. [32]

Una clasificación alternativa, introducida por BJ Gladman , BG Marsden y C. Van Laerhoven en 2007, utiliza la integración de la órbita de 10 millones de años en lugar del parámetro Tisserand. [33] Un objeto califica como SDO si su órbita no es resonante, tiene un semi-eje mayor no mayor de 2000 AU y, durante la integración, su semi-eje mayor muestra una excursión de 1.5 AU o más. [33] Gladman y col. Sugiera el término objeto de disco de dispersión para enfatizar esta movilidad actual. [33] Si el objeto no es un SDO según la definición anterior, pero la excentricidad de su órbita es superior a 0,240, se clasifica como un TNO desprendido . [33] (Los objetos con excentricidad menor se consideran clásicos.) En este esquema, el disco se extiende desde la órbita de Neptuno hasta 2000 AU, la región conocida como la nube interna de Oort.

Órbitas [ editar ]

Distribución de objetos transneptunianos, con semieje mayor en la horizontal e inclinación en el eje vertical. Los objetos de disco dispersos se muestran en gris, objetos que están en resonancia con Neptuno en rojo. Los objetos clásicos del cinturón de Kuiper (cubewanos) y los sednoides son azules y amarillos, respectivamente.

El disco disperso es un entorno muy dinámico. [15] Debido a que todavía pueden ser perturbados por Neptuno, las órbitas de los SDO siempre están en peligro de ser interrumpidas; ya sea de ser enviado hacia afuera a la nube de Oort o hacia adentro a la población de centauros y finalmente a la familia de cometas de Júpiter. [15] Por esta razón Gladman et al. prefiero referirse a la región como el disco de dispersión, en lugar de disperso. [33] A diferencia de los objetos del cinturón de Kuiper (KBO), las órbitas de los objetos de discos dispersos pueden inclinarse hasta 40 ° desde la eclíptica . [34]

Los SDO se caracterizan típicamente por órbitas con excentricidades medias y altas con un eje semi-mayor de más de 50 AU, pero su perihelia los pone dentro de la influencia de Neptuno. [35] Tener un perihelio de aproximadamente 30 UA es una de las características definitorias de los objetos dispersos, ya que permite que Neptuno ejerza su influencia gravitacional. [8]

Los objetos clásicos ( cubewanos ) son muy diferentes de los objetos dispersos: más del 30% de todos los cubewanos están en órbitas casi circulares de baja inclinación cuyas excentricidades alcanzan un pico de 0,25. [36] Los objetos clásicos poseen excentricidades que van de 0,2 a 0,8. Aunque las inclinaciones de los objetos dispersos son similares a las de los KBO más extremos, muy pocos objetos dispersos tienen órbitas tan cercanas a la eclíptica como gran parte de la población de KBO. [15]

Aunque los movimientos en el disco disperso son aleatorios, tienden a seguir direcciones similares, lo que significa que los SDO pueden quedar atrapados en resonancias temporales con Neptuno. Ejemplos de posibles órbitas resonantes dentro del disco disperso incluyen 1: 3, 2: 7, 3:11, 5:22 y 4:79. [17]

Formación [ editar ]

Ver también: Formación y evolución del Sistema Solar.
Simulación que muestra los planetas exteriores y el cinturón de Kuiper: a) Antes de la resonancia 2: 1 de Júpiter / Saturno b) Dispersión de objetos del cinturón de Kuiper en el Sistema Solar después del cambio orbital de Neptuno c) Después de la expulsión de los cuerpos del cinturón de Kuiper por Júpiter

El disco disperso es todavía poco conocido: todavía no se ha propuesto ningún modelo de la formación del cinturón de Kuiper y del disco disperso que explique todas sus propiedades observadas. [dieciséis]

Según los modelos contemporáneos, el disco disperso se formó cuando los objetos del cinturón de Kuiper (KBO) se "dispersaron" en órbitas excéntricas e inclinadas por interacción gravitacional con Neptuno y los otros planetas exteriores . [37] La cantidad de tiempo para que ocurra este proceso sigue siendo incierta. Una hipótesis estima un período igual a toda la edad del Sistema Solar; [38] un segundo postula que la dispersión tuvo lugar relativamente rápido, durante la época de migración temprana de Neptuno . [39]

Los modelos para una formación continua a lo largo de la era del Sistema Solar ilustran que en resonancias débiles dentro del cinturón de Kuiper (como 5: 7 u 8: 1), o en los límites de resonancias más fuertes, los objetos pueden desarrollar inestabilidades orbitales débiles durante millones de años. La resonancia 4: 7 en particular tiene una gran inestabilidad. Los KBO también se pueden cambiar a órbitas inestables por el paso cercano de objetos masivos o por colisiones. Con el tiempo, el disco disperso se formaría gradualmente a partir de estos eventos aislados. [17]

Las simulaciones por computadora también han sugerido una formación más rápida y temprana del disco disperso. Las teorías modernas indican que ni Urano ni Neptuno podrían haberse formado in situ más allá de Saturno, ya que existía muy poca materia primordial en ese rango para producir objetos de tan alta masa. En cambio, estos planetas, y Saturno, pueden haberse formado más cerca de Júpiter, pero fueron arrojados hacia afuera durante la evolución temprana del Sistema Solar, quizás a través de intercambios de momento angular con objetos dispersos. [40]Una vez que las órbitas de Júpiter y Saturno cambiaron a una resonancia de 2: 1 (dos órbitas de Júpiter por cada órbita de Saturno), su atracción gravitacional combinada interrumpió las órbitas de Urano y Neptuno, enviando a Neptuno al "caos" temporal del proto-Kuiper. cinturón. [39] A medida que Neptuno viajaba hacia afuera, dispersó muchos objetos transneptunianos en órbitas más altas y excéntricas. [37] [41] Este modelo establece que el 90% o más de los objetos en el disco disperso pueden haber sido "promovidos a estas órbitas excéntricas por las resonancias de Neptuno durante la época de migración ... [por lo tanto] el disco disperso podría no ser tan disperso." [40]

Composición [ editar ]

Los espectros infrarrojos de Eris y Plutón, destacando sus líneas comunes de absorción de metano.

Los objetos dispersos, como otros objetos transneptunianos, tienen densidades bajas y están compuestos en gran parte de volátiles congelados como agua y metano . [42] El análisis espectral del cinturón de Kuiper seleccionado y objetos dispersos ha revelado firmas de compuestos similares. Tanto Plutón como Eris, por ejemplo, muestran firmas para el metano. [43]

Los astrónomos originalmente supusieron que toda la población transneptuniana mostraría un color de superficie rojo similar, ya que se pensaba que se originaron en la misma región y se sometieron a los mismos procesos físicos. [42] Específicamente, se esperaba que los SDO tuvieran grandes cantidades de metano en la superficie, químicamente alterado en tholins por la luz solar del sol. Esto absorbería la luz azul, creando un tono rojizo. [42] La mayoría de los objetos clásicos muestran este color, pero los objetos dispersos no; en cambio, presentan un aspecto blanco o grisáceo. [42]

Una explicación es la exposición de capas subsuperficiales más blancas por impactos; otra es que la mayor distancia de los objetos dispersos al Sol crea un gradiente de composición, análogo al gradiente de composición de los planetas terrestres y gigantes gaseosos. [42] Michael E. Brown, descubridor del objeto disperso Eris, sugiere que su color más pálido podría deberse a que, a su distancia actual del Sol, su atmósfera de metano está congelada en toda su superficie, creando una capa de pulgadas de espesor de hielo blanco brillante. Plutón, por el contrario, al estar más cerca del Sol, sería lo suficientemente cálido como para que el metano se congelara solo en regiones más frías y de alto albedo , dejando las regiones cubiertas de bajo albedo y cubiertas de tholin sin hielo. [43]

Cometas [ editar ]

Artículo principal: Cometa § Periodo corto
Tempel 1 , un cometa de la familia de Júpiter

Inicialmente se pensó que el cinturón de Kuiper era la fuente de los cometas eclípticos del Sistema Solar . Sin embargo, los estudios de la región desde 1992 han demostrado que las órbitas dentro del cinturón de Kuiper son relativamente estables y que los cometas eclípticos se originan en el disco disperso, donde las órbitas son generalmente menos estables. [44]

Los cometas pueden dividirse libremente en dos categorías: de período corto y de período largo; se cree que este último se origina en la nube de Oort. Las dos categorías principales de cometas de período corto son los cometas de la familia de Júpiter (JFC) y los cometas de tipo Halley . [15] Se cree que los cometas de tipo Halley, que llevan el nombre de su prototipo, el cometa Halley , se originaron en la nube de Oort pero fueron atraídos al interior del Sistema Solar por la gravedad de los planetas gigantes, [45] mientras que Se cree que los JFC se originaron en el disco disperso. [19] Se cree que los centauros son una etapa dinámicamente intermedia entre el disco disperso y la familia de Júpiter. [20]

Hay muchas diferencias entre los SDO y los JFC, aunque muchos de los cometas de la familia Júpiter pueden haberse originado en el disco disperso. Aunque los centauros comparten una coloración rojiza o neutra con muchos SDO, sus núcleos son más azules, lo que indica una diferencia química o física fundamental. [45] Una hipótesis es que los núcleos de los cometas resurgen a medida que se acercan al Sol por materiales del subsuelo que posteriormente entierran el material más antiguo. [45]

Ver también [ editar ]

  • Lista de posibles planetas enanos
  • Lista de objetos transneptunianos

Notas [ editar ]

  1. ^ La literatura es inconsistente en el uso de las frases "disco disperso" y "cinturón de Kuiper". Para algunos, son poblaciones distintas; para otros, el disco disperso es parte del cinturón de Kuiper. Los autores pueden incluso cambiar entre estos dos usos en una sola publicación. [3] En este artículo, el disco disperso se considerará una población separada del cinturón de Kuiper.

Referencias [ editar ]

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