¿Se ha descubierto un nuevo planeta más allá de Neptuno? Pues si hacemos caso al revuelo de las últimas horas en las redes sociales, la respuesta podría ser afirmativa. Podría, pero no lo es. Para bien o para mal, por el momento nuestro sistema solar sigue teniendo ocho planetas. Por si alguien no sabe de lo que estoy hablando, todo viene a raíz de la publicación de un artículo de Mike Brown y Konstantin Batygin sobre la posible existencia de un noveno planeta. Este paper probablemente hubiera pasado desapercibido para el gran público si no fuera por el hecho de que Brown es el descubridor del planeta enano Eris, un descubrimiento que, como todos sabemos, provocó la ‘destitución’ de Plutón de la categoría de planeta.
Una vez aclarado que no se ha visto ningún planeta nuevo, vale la pena revisar el artículo de Brown y Batygin, porque ciertamente es muy interesante. Resumiendo, lo que han hecho los dos astrónomos es analizar las órbitas de seis objetos transneptunianos (TNOs) y han llegado a la conclusión de que sus características pueden explicarse con la presencia de un planeta de gran tamaño situado a gran distancia del Sol en una órbita excéntrica. La hipótesis de un noveno planeta -a veces también denominado Planeta X- no es nueva y ha sido propuesta desde hace décadas por multitud de investigadores, pero en los últimos años el número de pruebas circunstanciales no ha parado de aumentar. Primero fue el descubrimiento de Sedna en 2003 por el propio Brown y, más recientemente, el de 2012 VP113 en 2014.
Ambos cuerpos menores tienen un tamaño significativo y poseen una órbita muy, pero que muy extraña. Su alta excentricidad hace que la diferencia entre la máxima y mínima distancia al Sol sea increíblemente grande (tan increíble, de hecho, que cuando se descubrió Sedna muchos astrónomos no podían creer que tuviese una órbita con esos parámetros). Esta característica parece a priori ser similar a la de muchos cometas, pero Sedna y 2012 VP113 se diferencian en que su perihelio está situado más allá de cualquier planeta del sistema solar. Por ejemplo, Sedna se acerca al Sol hasta las 76 UA (11250 millones de kilómetros), mientras que su afelio está a unas alucinantes 937 UA (140 550 millones de kilómetros). Por su parte, 2012 VP113 se sitúa entre las 80 UA y las 450 UA. ¿Cómo han llegado a tener estos cuerpos unas órbitas tan excéntricas sin haber sufrido encuentros con los planetas gigantes del sistema solar? Misterio.
Para colmo, el perihelio de ambos cuerpos coincide aproximadamente en la misma región del espacio. Y no solo eso. Los dos astros tienen sus perihelios situados cerca de la eclíptica -técnicamente el plano de la órbita terrestre, pero que también hace referencia al plano donde se encuentran los planetas del sistema solar- y la inclinación de sus órbitas es de unos 30º. Además durante su paso por la eclíptica ambos lo cruzan de norte a sur. Estas coincidencias podrían ser solo eso, coincidencias, sobre todo teniendo en cuenta que dos objetos no constituyen precisamente una muestra estadística demasiado amplia y que las técnicas observacionales actuales favorecen los descubrimientos de objetos transneptunianos cerca de la eclíptica. Pero también podría ser una prueba de quealgo ha perturbado gravitatoriamente las órbitas de Sedna y 2012 VP113 al mismo tiempo, sobre todo porque otros objetos transneptunianos de menor tamaño también muestran orientaciones similares.
Los descubridores de 2012 VP113, Scott Sheppard y Chad Trujillo, ya propusieron en 2014 que ese algo podría ser un noveno planeta con una masa cinco veces mayor que la de la Tierra situado en una órbita circular más allá de Neptuno (a 250 UA). Lamentablemente, las simulaciones numéricas de las interacciones de esta hipotética supertierra no logran explicar el comportamiento de Sedna y 2012 VP113. Por eso Sheppard y Trujillo llegaron a proponer un encuentro cercano con una estrella o una enana marrón como el culpable de todo este desaguisado orbital, pero una visita de este tipo habría dejado huellas en las órbitas de los cuerpos del sistema solar interior que no vemos por ningún lado. Desesperados, otros investigadores han sugerido que la explicación podría estar en las perturbaciones gravitatorias entre los objetos transneptunianos similares a Sedna. Sin embargo, los datos indican que no existen tantos objetos de este tipo como para causar la distribución de órbitas observada (a pesar de todo, esta no es una hipótesis que se pueda descartar a la ligera).
Y es en este contexto donde aparece el artículo de Brown y Batygin. Los dos investigadores han analizado las órbitas de Sedna, 2012 VP113 y otros cuatro objetos transneptunianos (2010 GB174, 2004 VN112, 2013 RF98 y 2007 TG422). Estos últimos, con órbitas muy excéntricas, han sido elegidos de tal forma que se puede descartar el que hayan sufrido interacciones gravitatorias con Neptuno en el pasado (este punto no es nada fácil de demostrar, por cierto). Como hemos visto, Sheppard y Trujillo ya demostraron que un Planeta X con una órbita circular no es una alternativa viable, por lo que Brown y Batygin buscaron otras órbitas posibles. Y, contra todo pronóstico, la encontraron: un planeta situado en una órbita excéntrica cuya inclinación y perihelio sean opuestos al de los seis cuerpos estudiados sería el causante de sus curiosos parámetros órbitales. A pesar de su extraña órbita, las simulaciones indican que el Planeta X sería estable y tardaría entre diez y veinte mil años en dar una vuelta al Sol. Además, las órbitas de los objetos transneptunianos estudiados estarían en resonancia con la de este hipotético noveno planeta -del mismo modo que la órbita de Plutón y los plutinos está en resonancia con la de Neptuno-, evitando que pudiesen pasar cerca del planeta y ser expulsados del sistema solar.
Hay que subrayar que el artículo no menciona ni el tamaño ni la masa de este planeta y tampoco hace referencia a su posible origen. Las observaciones del telescopio infrarrojo WISE descartan que pueda haber un planeta gigante a esa distancia, de ahí que se haya especulado con que se trate de un minineptuno o una supertierra. Varios modelos de formación del sistema solar, como el Modelo de Niza, predicen que alrededor del Sol se formaron originalmente cinco planetas gigantes, uno de los cuales acabó por ser expulsado. El planeta de Brown y Batygin bien podría ser este quinto planeta, pero no está nada claro. Este modelo favorece un planeta del tamaño de Neptuno, mientras que las observaciones sugieren que es más probable que el noveno planeta sea un mundo ligeramente menor, como una supertierra de entre una y diez masas terrestres. Dependiendo de su tamaño preciso, los parámetros orbitales serán distintos, lo que sin duda provocará bastantes dolores de cabeza a los potenciales cazaplanetas que se atrevan a buscarlo.
Si son correctos, los resultados de Brown y Batygin permitirán acotar el espacio de búsqueda del Planeta X y facilitar su descubrimiento (a no ser que ALMA nos dé una sorpresa). Mientras tanto, otra prueba indirecta de la existencia de este planeta sería la presencia de una nueva población de objetos transneptunianos con órbitas perpendiculares a la del nuevo mundo. De hecho, cinco TNOs ya conocidos entran precisamente dentro de esta descripción, lo que refuerza, y mucho, la hipótesis de Brown y Batygin.
Resumiendo, Brown y Batygin no han descubierto el Planeta X ni son los primeros en proponer su existencia. Pero, a diferencia de sus predecesores, han predicho con bastante precisión sus posibles parámetros orbitales y han presentado pruebas muy sólidas de que es real. Cuando Mike Brown anunció el descubrimiento de Eris, durante un breve periodo de tiempo fue conocido como el descubridor del noveno planeta hasta que la Unión Astronómica Internacional decidió crear la categoría de planeta enano. Si el Planeta X está ahí fuera realmente y se ajusta a la predicción, es posible que, a pesar de todo, Brown termine siendo recordado como el descubridor del noveno planeta del sistema solar.
Vídeo sobre el ‘descubrimiento':
Referencias:
- Konstantin Batygin y Michael Brown, Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System, The Astronomical Journal, febrero 2016.
- Caltech Researchers Find Evidence of a Real Ninth Planet
Fuente: EUREKA
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¿Podemos saber si Júpiter echó del sistema solar a un quinto planeta gigante?
¿Expulsó Júpiter a un quinto planeta gigante fuera del sistema solar? Uno de los grandes descubrimientos de la astronomía moderna ha sido la confirmación de que las órbitas de los planetas gigantes cambiaron drásticamente durante los primeros mil millones de años tras su formación. El llamado modelo de Niza es el más famoso a la hora de explicar estos migraciones primigenias. Resumiendo mucho, este modelo nos dice que las interacciones gravitatorias entre los cuatro planetas gigantes provocaron que Júpiter se acercase al Sol al mismo tiempo que Urano y Neptuno se alejasen (de hecho, es posible que Neptuno se formase originalmente más cerca del Sol que Urano). Como resultado de este billar cósmico se produjo una mezcla de cuerpos del sistema solar que solo ahora comenzamos a entender. Por ejemplo, el cinturón de Kuiper se formó al alejarse Neptuno hasta su órbita actual con varios tipos de cuerpos menores. Lo mismo le ocurrió al cinturón de asteroides y, especialmente, a los asteroides troyanos que acompañan a Júpiter en su órbita. Todos estos cuerpos menores desperdigados fueron los causantes del Bombardeo Intenso Tardío que ha dejado huellas de su violencia en casi todos los cuerpos del sistema solar con superficie sólida.
Por lo tanto, el modelo de Niza es muy bueno a la hora de predecir muchas de las características del sistema solar actual, pero muchos de los detalles del modelo se nos escapan. Por ejemplo, no sabemos hasta qué punto el proceso de mezcla de cuerpos menores afectó al cinturón de asteroides y a los asteroides troyanos. Sin ir más lejos, algunas versiones extremas del modelo sugieren que Ceres pudo ser en su momento un miembro del cinturón de Kuiper. Lo más probable es que no sea el caso, pero el hecho de que esta hipótesis exista nos da una idea de lo poco que sabemos sobre la formación del sistema solar y de ahí la importancia de estudiar de forma directa el cinturón de asteroides (misión Dawn) o los asteroides troyanos.
Tampoco conocemos las posiciones originales de los planetas gigantes, por lo que dependiendo de las condiciones iniciales que introduzcamos en las simulaciones podemos obtener un enorme rango de configuraciones de las órbitas planetarias. No obstante, pronto quedó claro que el modelo de Niza en su forma original era insuficiente para explicar las órbitas actuales. En la mayoría de simulaciones las migraciones de los planetas no terminaban en órbitas estables, mientras que en otras los planetas interiores sufrían enormes perturbaciones que no se corresponden con la realidad (en algunos casos Marte resultaba expulsado del sistema solar). Una solución a este problema propuesta en 2009 por varios grupos de investigadores fue la hipótesis del ‘Júpiter saltarín’, en la cual el gigante joviano habría sufrido encuentros cercanos con un gigante de hielo, es decir, Urano o Neptuno.
Esta variante era adecuada, pero presentaba ciertos inconvenientes a la hora de explicar las órbitas actuales de Urano y Neptuno. En 2011 el astrónomo David Nesvorny propuso que la existencia de un quinto planeta gigante ya desaparecido podría explicar mucho mejor el proceso de migración de los planetas y la hipótesis del ‘Júpiter saltarín’. Este planeta, con la masa de Neptuno, habría sido expulsado del sistema solar tras pasar cerca de Júpiter, al mismo tiempo que habría permitido que el resto de planetas gigantes ocupasen sus órbitas actuales. El ‘sacrificio’ del quinto planeta, a veces apodado Hades, serviría para explicar las características del sistema solar que vemos hoy en día.
Ahora bien, todo esto parece un bonito ejercicio teórico, ¿pero cómo podemos demostrar que alguna vez existió un quinto planeta gigante? Puesto que no tenemos una máquina del tiempo, una forma de acotar esta teoría es que cualquier encuentro cercano entre Júpiter y un gigante de hielo debería poder explicar la configuración actual del sistema de satélites jovianos. Si el encuentro hubiera sido demasiado cercano, los grandes satélites podrían haber sido perturbados fuertemente o incluso salir despedidos. En este sentido también nos interesa estudiar el caso de Saturno, ya que aunque la mayoría de modelos predicen que Júpiter fue el causante de la expulsión del quinto planeta gigante, otros apuntan a que también se produjeron encuentros con el gigante anillado. Los satélites con órbitas estables más exteriores en los sistemas de Júpiter y Saturno son, respectivamente, Calisto y Jápeto. Evidentemente, si de verdad tuvo lugar un encuentro entre un gigante de hielo y uno de los dos planetas gigantes del sistema solar, Calisto y Jápeto tuvieron que sobrevivir a los mismos.
Ryan Cloutier, Daniel Tamayo y Diana Valencia han publicado recientemente un artículo con los resultados de las simulaciones de los encuentros entre los planetas gigantes y el hipotético quinto planeta. La conclusión es que un encuentro cercano entre un gigante de hielo y Júpiter podría permitir la supervivencia de Calisto en un 42% de los encuentros. Por contra, un encuentro similar con Saturno solo sería capaz de evitar que Jápeto saliese despedido el 1% de las ocasiones, así que ya nos podemos despedir de un encuentro cercano entre el quinto planeta gigante y Saturno. Eso sí, todavía no está muy claro cómo se formó Jápeto y hasta es posible que sea el resultado de colisiones entre satélites que tuvieron lugar después de las migraciones del modelo de Niza.
En cualquier caso, lo importante es que la existencia de Calisto es compatible con un quinto planeta que fue expulsado tras un encuentro cercano con Júpiter. No se trata de una prueba suficiente para dar por válida la existencia del quinto planeta gigante, pero sí que se trata de una condición necesaria. Después de todo, sí que es posible que Hades, el hermano perdido de Urano y Neptuno, existiese y ahora se encuentre en algún lugar desconocido de la Galaxia vagando por el espacio interestelar.
Referencias:
- Ryan Cloutier, Daniel Tamayo, Diana Valencia, Could Jupiter or Saturn Have Ejected a Fifth Giant Planet?, ArXiV, 17 septiembre 2015.
Una de las grandes revoluciones astronómicas de los últimos años ha sido descubrir que las órbitas de los planetas exteriores de nuestro Sistema Solar no han sido siempre las mismas. Todo indica que en un determinado momento Júpiter se acercó ligeramente hacia el Sol, mientras que al mismo tiempo Saturno, Urano y Neptuno se alejaron. En el caso de Neptuno, algunos modelos se atreven a sugerir que llegó a estar más cerca del Sol que Urano, para posteriormente ser ‘lanzado’ hasta el exterior del Sistema Solar por culpa de las interacciones gravitatorias entre los planetas gigantes. Todos estos movimientos orbitales estuvieron a punto de destruir la Tierra y se cree que son los causantes del Bombardeo Intenso Tardío que torturó la totalidad las superficies planetarias con impactos de asteroides y cometas. ¿Pero cómo de rápido se produjeron estas migraciones?
Los planetas exteriores no pararon de moverse durante la historia primitiva del Sistema Solar (fuente).
Resulta difícil saberlo, pero se cree que estos movimientos planetarios tuvieron lugar de forma bastante repentina en un corto espacio de tiempo -corto en términos astronómicos, se entiende-. De no haber sido así, las órbitas de los planetas interiores serían hoy muy distintas. De hecho, es posible que el Gran Movimiento Planetario o Gran Salto Adelante de Júpiter durase solamente un millón de años. Vamos, un suspiro cósmico. No se sabe a ciencia cierta cuándo tuvo lugar, pero se especula que fue hace unos 4200 millones de años cuando los planetas ya se habían formado y por entonces, las órbitas de Marte y Mercurio ya eran ligeramente excéntricas. La migración de Júpiter hacia el interior del Sistema Solar se detuvo cuando el gigante joviano alcanzó un nuevo equilibrio gravitatorio con Saturno. Este nuevo equilibrio frenó a su vez el movimiento hacia el exterior de Urano y Neptuno, y muy probablemente evitó que la Tierra sufriese un episodio masivo de colisiones con cuerpos menores o, incluso, fuese destruida o expulsada del Sistema Solar. En cualquier caso, es importante no confundir el Gran Movimiento Planetario -que tuvo lugar cuando los planetas ya se habían formado- con los posibles episodios de migraciones durante la etapa de formación de nuestro sistema planetario debido a las interacciones con el disco protoplanetario de polvo y gas. Por ejemplo, se cree que durante la formación del Sistema Solar -hace 4600 millones de años- Júpiter se acercó hasta unos 230 millones de kilómetros del Sol para luego alejarse a una distancia de unos 800 millones de kilómetros, lo que explicaría la baja masa actual de Marte.
Lo realmente llamativo es que los modelos que intentan simular el salto de Júpiter no parecen funcionar adecuadamente si solamente usamos los cuatro planetas exteriores, es decir, los dos gigantes gaseosos (Júpiter y Saturno) y los dos gigantes de hielo (Urano y Neptuno). Pero la cosa cambia si introducimos un planeta adicional, un tercer gigante de hielo similar a Urano o Neptuno que habría sido expulsado del Sistema Solar durante el Gran Movimiento Planetario. Este quinto planeta exterior se habría formado, dependiendo del modelo, entre Júpiter y Saturno o, más probablemente, entre Saturno y Urano. Al producirse la migración de Saturno hacia las afueras del sistema, el tercer gigante de hielo habría sufrido una fuerte perturbación en su órbita que le habría llevado a interactuar gravitatoriamente con Júpiter para, finalmente, ser lanzado fuera del Sistema Solar (otros modelos predicen una colisión de este gigante de hielo con Saturno).
Simulaciones numéricas de las perturbaciones orbitales de los planetas exteriores. El eje horizontal representa el tiempo y el vertical la distancia al Sol en unidades astronómicas. Júpiter es la línea roja, Saturno la verde, Urano la azul marino y Neptuno la violeta. El hipotético quinto planeta exterior es la línea azul celeste (R. Brasser et al.).
Da que pensar, porque este quinto gigante gaseoso perdido se encontraría ahora en el espacio interestelar a una enorme distancia del Sol. El que una vez fue el noveno planeta de nuestro Sistema Solar sería en la actualidad uno más de entre los muchos millones de planetas solitarios que deambulan entre las estrellas de nuestra Galaxia. Por supuesto, habrá quien diga que todo esto no son más que simulaciones numéricas relativamente incompletas. Y tendrá razón, de ahí la necesidad de estudiar en detalle el interior de los planetas exteriores para verificar hasta qué punto las teorías actuales de formación planetaria son ciertas. La sonda Juno se dirige en estos momentos hacia Júpiter para analizar su interior, pero lamentablemente no hay planeada ninguna misión similar capaz de desvelar los misterios que esconden los gigantes de hielo. Y si queremos entender cómo se formó el Sistema Solar -y otros sistemas exoplanetarios, ya que estamos-, cada vez resulta más evidente la necesidad de explorar en profundidad Urano y Neptuno.
Referencias:
- R. Brasser et al., Constraining the primordial orbits of the Terrestrial Planets, ArXiV (5 junio 2013).
- K. Batygin et al., Instability-Driven Dynamical Evolution Model of a Primordially 5 Planet Outer Solar System, ArXiV (15 noviembre 2011).
- K. Walsh et al., A low mass for Mars from Jupiter’s early gas-driven migration, Nature 475, 206–209 (14 julio 2011).
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