Un objeto transneptuniano ( TNO ), también escrito objeto transneptuniano , [1] es cualquier planeta menor o planeta enano en el Sistema Solar que orbita el Sol a una distancia promedio mayor que Neptuno , que tiene un eje semi-mayor de 30,1 grados astronómicos. unidades (AU).
Por lo general, los TNO se dividen en los objetos clásicos y resonantes del cinturón de Kuiper , el disco disperso y los objetos separados, siendo los sednoides los más distantes. [nb 1] En octubre de 2020, el catálogo de planetas menores contiene 678 TNO numerados y más de 2000 no numerados . [3] [4] [5] [6] [7]
El primer objeto transneptuniano que se descubrió fue Plutón en 1930. Se necesitó hasta 1992 para descubrir un segundo objeto transneptuniano orbitando directamente al Sol, 15760 Albion . El TNO más masivo conocido es Eris , seguido de Plutón, Haumea , Makemake y Gonggong . Se han descubierto más de 80 satélites en órbita de objetos transneptunianos. Los TNO varían en color y son gris azulados (BB) o muy rojos (RR). Se cree que están compuestos de mezclas de roca, carbono amorfo e hielos volátiles como agua y metano , recubiertos con tolinas y otros compuestos orgánicos.
Se conocen doce planetas menores con un semieje mayor de 150 AU y un perihelio mayor de 30 AU, que se denominan objetos transneptunianos extremos (ETNO). [8]
Historia
Descubrimiento de Plutón
La órbita de cada uno de los planetas se ve levemente afectada por las influencias gravitacionales de los otros planetas. Las discrepancias a principios del siglo XX entre las órbitas observadas y esperadas de Urano y Neptuno sugirieron que había uno o más planetas adicionales más allá de Neptuno . La búsqueda de estos llevó al descubrimiento de Plutón en febrero de 1930, que era demasiado pequeño para explicar las discrepancias. Las estimaciones revisadas de la masa de Neptuno del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989 mostraron que el problema era falso. [9] Plutón fue el más fácil de encontrar porque tiene la magnitud aparente más alta de todos los objetos transneptunianos conocidos. También tiene una menor inclinación hacia la eclíptica que la mayoría de los otros TNO grandes.
Descubrimientos posteriores
Después del descubrimiento de Plutón, el astrónomo estadounidense Clyde Tombaugh continuó buscando durante algunos años objetos similares, pero no encontró ninguno. Durante mucho tiempo, nadie buscó otros TNO, ya que generalmente se creía que Plutón, que hasta agosto de 2006 estaba clasificado como planeta, era el único objeto importante más allá de Neptuno. Solo después del descubrimiento en 1992 de un segundo TNO, 15760 Albion , comenzaron las búsquedas sistemáticas de más objetos de este tipo. Se fotografió una amplia franja del cielo alrededor de la eclíptica y se evaluó digitalmente en busca de objetos en movimiento lento. Se encontraron cientos de TNO, con diámetros en el rango de 50 a 2500 kilómetros. Eris , el TNO más masivo, fue descubierto en 2005, revisando una disputa de larga data dentro de la comunidad científica sobre la clasificación de los TNO grandes y si objetos como Plutón pueden considerarse planetas. Plutón y Eris fueron finalmente clasificados como planetas enanos por la Unión Astronómica Internacional . En diciembre de 2018 , se anunció el descubrimiento de 2018 VG 18 , apodado "Farout". Farout es el objeto del sistema solar más distante observado hasta ahora y está a unas 120 UA de distancia del sol, lo que probablemente tardará más de 1.000 años en completar una órbita. [10]
Clasificación
Según su distancia del Sol y sus parámetros orbitales , los TNO se clasifican en dos grandes grupos: los objetos del cinturón de Kuiper (KBO) y los objetos de disco dispersos (SDO). [nb 1] El diagrama de la derecha ilustra la distribución de objetos transneptunianos conocidos (hasta 70 AU) en relación con las órbitas de los planetas y los centauros como referencia. Las diferentes clases están representadas en diferentes colores. Los objetos resonantes (incluidos los troyanos de Neptuno ) se trazan en rojo, los objetos clásicos del cinturón de Kuiper en azul. El disco disperso se extiende hacia la derecha, mucho más allá del diagrama, con objetos conocidos a distancias medias más allá de 500 AU ( Sedna ) y afelios más allá de 1,000 AU ( (87269) 2000 OO 67 ).
KBO
El cinturón de Edgeworth- Kuiper contiene objetos con una distancia promedio al Sol de 30 a aproximadamente 55 AU, generalmente con órbitas cercanas a circulares con una pequeña inclinación desde la eclíptica . Los objetos del cinturón de Edgeworth-Kuiper se clasifican además en el objeto transneptuniano resonante , que está bloqueado en una resonancia orbital con Neptuno , y los objetos del cinturón de Kuiper clásico , también llamados "cubewanos", que no tienen tal resonancia, moviéndose en órbitas casi circulares. , imperturbable por Neptuno. Hay un gran número de subgrupos resonantes, los más grandes son los twotinos (resonancia 1: 2) y los plutinos (resonancia 2: 3), llamados así por su miembro más prominente, Plutón . Los miembros del cinturón clásico Edgeworth-Kuiper incluyen 15760 Albion , 50000 Quaoar y Makemake .
SDO
El disco disperso contiene objetos más alejados del Sol, con órbitas muy excéntricas e inclinadas. Estas órbitas no son resonantes ni cruzan órbitas planetarias. Un ejemplo típico es el TNO más masivo conocido, Eris . Según el parámetro Tisserand relativo a Neptuno (T N ), los objetos en el disco disperso se pueden dividir aún más en los objetos de disco dispersos "típicos" (SDO, dispersos cerca) con un T N de menos de 3, y en el objetos separados (ESDO, dispersos-extendidos) con un T N mayor que 3. Además, los objetos separados tienen una excentricidad promedio en el tiempo mayor que 0.2 [11] Los sednoides son un subgrupo extremo adicional de los objetos separados con perihelia por lo que distante que se confirma que sus órbitas no se pueden explicar por perturbaciones de los planetas gigantes , [12] ni por la interacción con las mareas galácticas . [13]
Características físicas
Dada la magnitud aparente (> 20) de todos menos los objetos transneptunianos más grandes, los estudios físicos se limitan a lo siguiente:
- Emisiones térmicas para los objetos más grandes (ver determinación de tamaño )
- índices de color , es decir, comparaciones de las magnitudes aparentes utilizando diferentes filtros
- análisis de espectros , visuales e infrarrojos
El estudio de colores y espectros proporciona información sobre el origen de los objetos y una posible correlación con otras clases de objetos, a saber, centauros y algunos satélites de planetas gigantes ( Triton , Phoebe ), que se sospecha que se originan en el cinturón de Kuiper . Sin embargo, las interpretaciones suelen ser ambiguas ya que los espectros pueden ajustarse a más de un modelo de la composición de la superficie y dependen del tamaño de partícula desconocido. Más significativamente, las superficies ópticas de cuerpos pequeños están sujetas a modificaciones por radiación intensa, viento solar y micrometeoritos . En consecuencia, la capa de superficie óptica delgada podría ser bastante diferente del regolito que se encuentra debajo y no representativa de la composición general del cuerpo.
Se cree que los TNO pequeños son mezclas de roca y hielo de baja densidad con algún material de superficie orgánico (que contiene carbono ) como el tholin , detectado en sus espectros. Por otro lado, la alta densidad de Haumea , 2,6–3,3 g / cm 3 , sugiere un contenido sin hielo muy alto (compárese con la densidad de Plutón : 1,86 g / cm 3 ). La composición de algunos TNO pequeños podría ser similar a la de los cometas . De hecho, algunos centauros experimentan cambios estacionales cuando se acercan al Sol, haciendo que el límite sea borroso (ver 2060 Quirón y 7968 Elst-Pizarro ) . Sin embargo, las comparaciones de poblaciones entre centauros y TNO siguen siendo controvertidas. [14]
Índices de color
Los índices de color son medidas simples de las diferencias en la magnitud aparente de un objeto visto a través de filtros azul (B), visible (V), es decir, verde-amarillo y rojo (R). El diagrama ilustra los índices de color conocidos para todos los objetos menos los más grandes (en un color ligeramente mejorado). [15] Como referencia, se trazan dos lunas: Triton y Phoebe , el centauro Pholus y el planeta Marte (etiquetas amarillas, el tamaño no está a escala) . Se han estudiado las correlaciones entre los colores y las características orbitales, para confirmar teorías de diferente origen de las diferentes clases dinámicas:
- El objeto clásico del cinturón de Kuiper (cubewano) parece estar compuesto por dos poblaciones de colores diferentes: la población denominada fría (inclinación <5 °), que muestra solo colores rojos, y la población denominada caliente (inclinación superior) que muestra toda la gama. de colores desde el azul hasta el muy rojo. [16] Un análisis reciente basado en los datos de Deep Ecliptic Survey confirma esta diferencia de color entre los objetos de baja inclinación (denominados Núcleo ) y los de alta inclinación (denominados Halo ). Los colores rojos de los objetos del Núcleo junto con sus órbitas imperturbables sugieren que estos objetos podrían ser una reliquia de la población original del cinturón. [17]
- Los objetos de disco dispersos muestran semejanzas de color con objetos clásicos calientes que apuntan a un origen común.
Mientras que los cuerpos relativamente más tenues, así como la población en su conjunto, son rojizos (V − I = 0.3-0.6), los objetos más grandes suelen ser de color más neutro (índice infrarrojo V − I <0.2). Esta distinción lleva a sugerir que la superficie de los cuerpos más grandes está cubierta de hielo, ocultando las áreas más rojas y oscuras debajo. [18]
Color | Plutinos | Cubewanos | Centauros | SDO | Cometas | Troyanos de Júpiter |
---|---|---|---|---|---|---|
B – V | 0,895 ± 0,190 | 0,973 ± 0,174 | 0,886 ± 0,213 | 0,875 ± 0,159 | 0,795 ± 0,035 | 0,777 ± 0,091 |
V – R | 0,568 ± 0,106 | 0,622 ± 0,126 | 0,573 ± 0,127 | 0,553 ± 0,132 | 0,441 ± 0,122 | 0,445 ± 0,048 |
V – I | 1.095 ± 0.201 | 1,181 ± 0,237 | 1,104 ± 0,245 | 1.070 ± 0.220 | 0,935 ± 0,141 | 0,861 ± 0,090 |
RHODE ISLAND | 0,536 ± 0,135 | 0,586 ± 0,148 | 0,548 ± 0,150 | 0,517 ± 0,102 | 0,451 ± 0,059 | 0,416 ± 0,057 |
Tipo espectral
Entre los TNO, como entre los centauros , hay una amplia gama de colores desde el gris azulado (neutro) hasta el muy rojo, pero a diferencia de los centauros, claramente reagrupados en dos clases, la distribución parece ser uniforme. [14] La amplia gama de espectros difiere en la reflectividad en el rojo visible y en el infrarrojo cercano. Los objetos neutros presentan un espectro plano, reflejando tanto rojo e infrarrojo como espectro visible. [20] Los objetos muy rojos presentan una pendiente pronunciada, reflejándose mucho más en rojo e infrarrojo. Un intento reciente de clasificación (común con los centauros) utiliza el total de cuatro clases desde BB (azul, promedio B − V = 0.70, V − R = 0.39, por ejemplo, Orcus ) a RR (muy rojo, B − V = 1.08, V −R = 0,71, por ejemplo, Sedna ) con BR e IR como clases intermedias. BR y IR difieren principalmente en el infrarrojo bandas I, J y H .
Los modelos típicos de la superficie incluyen hielo de agua, carbono amorfo , silicatos y macromoléculas orgánicas, llamadas tholins , creadas por radiación intensa. Se utilizan cuatro tolinas principales para adaptarse a la pendiente de enrojecimiento:
- Titan tholin, que se cree que se produce a partir de una mezcla de 90% de N 2 (nitrógeno) y 10% de CH
4 (metano) - Triton tholin, como el anterior pero con un contenido de metano muy bajo (0,1%)
- (etano) Ice tholin I, que se cree que se produce a partir de una mezcla de 86% de H2O y 14% C 2 H 6 ( etano )
- (metanol) Ice tholin II, 80% H 2 O, 16% CH 3 OH ( metanol ) y 3% CO
2
Como ilustración de las dos clases extremas BB y RR, se han sugerido las siguientes composiciones
- para Sedna (RR muy rojo): Triton tholin al 24%, carbono al 7%, N 2 al 10% , metanol al 26% y metano al 33%
- para Orcus (BB, gris / azul): 85% de carbono amorfo, + 4% de tolina de titanio y 11% de H 2 O hielo
Determinación y distribución del tamaño
De manera característica, los objetos grandes (brillantes) se encuentran típicamente en órbitas inclinadas, mientras que el plano invariable reagrupa en su mayoría objetos pequeños y tenues. [18]
Es difícil estimar el diámetro de los TNO. Para objetos muy grandes, con elementos orbitales muy conocidos (como Plutón), los diámetros se pueden medir con precisión mediante la ocultación de estrellas. Para otros TNO grandes, los diámetros se pueden estimar mediante mediciones térmicas . Se conoce la intensidad de la luz que ilumina el objeto (a partir de su distancia al Sol), y se supone que la mayor parte de su superficie está en equilibrio térmico (normalmente no es una mala suposición para un cuerpo sin aire). Para un albedo conocido , es posible estimar la temperatura de la superficie y, en consecuencia, la intensidad de la radiación térmica. Además, si se conoce el tamaño del objeto, es posible predecir tanto la cantidad de luz visible como la radiación de calor emitida que llega a la Tierra. Un factor simplificador es que el Sol emite casi toda su energía en luz visible y en frecuencias cercanas, mientras que a las bajas temperaturas de los TNO, la radiación de calor se emite en longitudes de onda completamente diferentes (el infrarrojo lejano).
Por lo tanto, hay dos incógnitas (albedo y tamaño), que pueden determinarse mediante dos mediciones independientes (de la cantidad de luz reflejada y radiación de calor infrarroja emitida). Desafortunadamente, los TNO están tan lejos del Sol que son muy fríos, por lo que producen radiación de cuerpo negro de alrededor de 60 micrómetros de longitud de onda . Esta longitud de onda de luz es imposible de observar en la superficie de la Tierra, pero solo desde el espacio usando, por ejemplo, el Telescopio Espacial Spitzer . Para las observaciones desde tierra, los astrónomos observan la cola de la radiación del cuerpo negro en el infrarrojo lejano. Esta radiación infrarroja lejana es tan tenue que el método térmico solo es aplicable a los KBO más grandes. Para la mayoría de los objetos (pequeños), el diámetro se estima asumiendo un albedo. Sin embargo, los albedos encontrados oscilan entre 0,50 y 0,05, lo que da como resultado un rango de tamaño de 1200 a 3700 km para un objeto de magnitud 1,0. [21]
Objetos notables
Objeto | Descripción |
---|---|
Plutón | un planeta enano y el primer TNO descubierto |
15760 Albion | el prototipo cubewano , el primer objeto del cinturón de Kuiper descubierto después de Plutón |
(385185) 1993 RO | el siguiente plutino descubierto después de Plutón |
(15874) 1996 TL 66 | el primer objeto que se identifica como un objeto de disco disperso |
1998 WW 31 | el primer objeto binario del cinturón de Kuiper descubierto después de Plutón |
47171 Lempo | un sistema plutino y triple que consta de un par binario central de tamaño similar y un tercer satélite circumbinario exterior |
20000 Varuna | un gran cubewano, conocido por su rápida rotación (6,3 h) y su forma alargada |
28978 Ixion | plutino grande, fue considerado uno de los objetos más grandes del cinturón de Kuiper tras su descubrimiento |
50000 Quaoar | gran cubewano con satélite; Sexto objeto del cinturón de Kuiper más grande conocido y se consideró entre los objetos más grandes del cinturón de Kuiper tras su descubrimiento. |
90377 Sedna | un objeto distante, propuesto para una nueva categoría denominada disco extendido disperso (E-SDO), [22] objetos separados , [23] objetos distantes separados (DDO) [24] o disperso-extendido en la clasificación formal de DES . [11] |
90482 Orcus | El plutino más grande conocido, después de Plutón. Tiene un satélite relativamente grande. |
136108 Haumea | un planeta enano, el tercer objeto transneptuniano más grande conocido. Destaca por sus dos satélites conocidos, anillos y un período de rotación inusualmente corto (3,9 h). Es el miembro más masivo conocido de la familia de colisiones Haumea . [25] [26] |
136472 Makemake | un planeta enano, un cubewano y el cuarto objeto transneptuniano más grande conocido [27] |
136199 Eris | un planeta enano, un objeto de disco disperso y actualmente el objeto transneptuniano más masivo conocido. Tiene un satélite conocido, Dysnomia |
2004 XR 190 | un objeto de disco disperso que sigue una órbita muy inclinada pero casi circular |
225088 Gonggong | segundo objeto de disco disperso más grande con un satélite |
(528219) 2008 KV 42 "Drac" | el primer TNO retrógrado, que tiene una inclinación orbital de i = 104 ° |
(471325) 2011 KT 19 "Niku" | un TNO que tiene una inclinación orbital inusualmente alta de 110 ° [28] |
2012 VP 113 | un sednoide con un gran perihelio de 80 AU del Sol (50 AU más allá de Neptuno) |
486958 Arrokoth | contacto binario cubewano encontrado por la nave espacial New Horizons en 2019 |
2018 VG 18 | el primer objeto transneptuniano descubierto a más de 100 AU (15 mil millones de km) del Sol |
2018 AG 37 | Objeto transneptuniano observable más distante a 132 AU (19,7 mil millones de km) del Sol |
Exploración
La única misión hasta la fecha que se dirigió principalmente a un objeto transneptuniano fue New Horizons de la NASA , que se lanzó en enero de 2006 y voló por el sistema Plutón en julio de 2015 [29] y 486958 Arrokoth en enero de 2019 [30].
En 2011, un estudio de diseño exploró un estudio de naves espaciales de Quaoar, Sedna, Makemake, Haumea y Eris. [31]
En 2019, una misión a TNO incluyó diseños para captura orbital y escenarios de objetivos múltiples. [32] [33]
Algunas TNO que se estudiaron en un documento de estudio de diseño fueron 2002 UX 25 , 1998 WW 31 y Lempo . [33]
La existencia de planetas más allá de Neptuno , que van desde menos de una masa terrestre ( Sub-Tierra ) hasta una enana marrón, se ha postulado a menudo [34] [35] por diferentes razones teóricas para explicar varias características observadas o especuladas del cinturón de Kuiper y la nube de Oort . Recientemente se propuso utilizar datos de alcance de la nave espacial New Horizons para restringir la posición de un cuerpo tan hipotético. [36]
La NASA ha estado trabajando hacia un Precursor interestelar dedicado en el siglo XXI, uno diseñado intencionalmente para alcanzar el medio interestelar, y como parte de esto, también se considera el sobrevuelo de objetos como Sedna. [37] En general, este tipo de estudios de naves espaciales han propuesto un lanzamiento en la década de 2020 e intentarían ir un poco más rápido que las Voyager utilizando la tecnología existente. [37] Un estudio de diseño de 2018 para un Precursor interestelar, incluyó una visita al planeta menor 50000 Quaoar, en la década de 2030. [38]
Objetos transneptunianos extremos
Entre los objetos transneptunianos extremos se encuentran tres objetos de perihelio alto clasificados como sednoides : 90377 Sedna , 2012 VP 113 y 541132 Leleākūhonua . Son objetos distantes desprendidos con perihelia superior a 70 UA. Su alto perihelia los mantiene a una distancia suficiente para evitar perturbaciones gravitacionales significativas de Neptuno. Las explicaciones anteriores para el perihelio alto de Sedna incluyen un encuentro cercano con un planeta desconocido en una órbita distante y un encuentro distante con una estrella aleatoria o un miembro del cúmulo de nacimiento del Sol que pasó cerca del Sistema Solar. [39] [40] [41]
Ver también
- Planeta enano
- Mesoplaneta
- Némesis (estrella hipotética)
- Planeta Nueve
- Sednoide
- Cuerpo pequeño del sistema solar
- Tritón
- Tyche (planeta hipotético)
Notas
- ^ a b 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, en cuyo caso la población de baja excentricidad se denomina "cinturón de Kuiper clásico". Los autores pueden incluso cambiar entre estos dos usos en una sola publicación. [2]
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enlaces externos
- Nueve planetas, Universidad de Arizona
- Sitio del cinturón de Kuiper de David Jewitt
- Gran página de KBO
- Una lista de las estimaciones de los diámetros de johnstonarchive con referencias a los artículos originales.