Un nou cos planetari al Sistema Solar?

Un objecte de massa planetària desconegut podria estar amagat en les zones externes del Sistema Solar d’acord a la recerca d’unes investigadores de la Universitat d’Arizona. La forma estranya de les òrbites dels planetes menors del Cinturó de Kuiper  es podria explicar a causa de la pertorbació gravitatòria d’aquest cos d’una massa major que Mart fins ara no observat.

El Cinturó de Kuiper engloba gran part de les restes de la formació del Sistema Solar. Situat més enllà del planeta Neptú i entre 30 a 50 unitats astronòmiques (1 ua = distància Terra-Sol) aproximadament del Sol, està format per milers d’objectes de mida tan gran com els planetes nans Plutó o Eris fins a cossos molt més menuts. La majoria d’aquests són petits cossos gelats que, extrets de les seues òrbites seculars, poden caure cap al Sistema Solar interior per formar els cometes.

En l’article enviat a la revista Astronomical Journal, l’astrònoma lider del treball Kat Volk i l’astrònoma Renu Malhotra del Lunar and Planetary Laboratory (LPL) de la Universitat d’Arizona presenten proves molt fortes de l’existència d’un cos de mida planetària no conegut i amb una massa entre la de Mart i la Terra. La presència d’aquest objecte es dedueix de manera indirecta per la inclinació orbital anòmala dels membres més llunyans del Cinturó de Kuiper.

Tots els planetes del Sistema Solar giren al voltant del Sol en òrbites planes molt semblants. De fet la inclinació de tots ells està en el rang entre els 7º de Mercuri i els 0,77º d’Urà si ho calculem respecte a l’òrbita de la Terra al voltant del Sol, l’anomenada eclíptica. A la figura adjunta, Plutó arriba a 17º d’inclinació. Aquesta va ser una de les raons per considerar que no era un planeta com els altres.

Tanmateix si no som tan terracèntrics i calculem la inclinació orbital de tots els cossos respecte a la mitjana ponderada de totes les òrbites planetàries i plans rotacionals, l’anomenat pla invariable, els valors varien una mica. Evidentment els moviments orbitals dels quatre planetes gegants dominen i, llavors els valors d’inclinació són diferents…

 Les investigadores Volk i Malhotra van estudiar els angles d’inclinació dels plans orbitals de més de 600 objectes del Cinturó de Kuiper. I van descobrir que, mentre la majoria dels cossos tenen inclinacions orbitals pròximes al pla invariable del Sistema Solar, els més distants, més enllà de 50 unitats astronòmiques, tenen una gran inclinació orbital que només podria explicar-se per la influència gravitatòria d’un gran cos desconegut.

I com seria aquest cos? Per començar els científics l’anomenen objecte de massa planetària. Donat que no compleix les regles per a ser un planeta segons la resolució famosa de la Unió Astronòmica Internacional del 2006, ja que aquest cos de mida planetària no ha netejat la seua òrbita de cossos menuts, no se li pot anomenar planeta i, a més a més, dir-li planeta menor tenint la mida de Mart potser siga un poc contradictori.

Per poder influenciar gravitatoriament i deformar les òrbites dels objectes llunyans del Cinturó de Kuiper, l’objecte desconegut hauria d’orbitar el Sol a una distància d’unes 60 unitats astronòmiques amb una inclinació orbital de 8º respecte al pla invariant del Sistema Solar. La seua influencia es notaria almenys a 10 ua a cada costat de l’òrbita.

“Els objectes distants observats del Cinturó se concentren en un anell d’aproximadament 30 unitats astronòmiques d’ample i sentirien la gravetat d’un objecte de massa planetària al llarg del temps“, ha explicat l’astrònoma Volk, “per la qual cosa la hipòtesi d’una massa planetària que cause la deformació observada és raonable a aquestes distancies

L’objecte buscat no podria ser l’hipotètic Planeta Nou, que ja fa més d’un any es busca per explicar el comportament anòmal d’alguns objectes molt llunyans del Cinturó. Aquest suposat planeta ha de ser més massiu (unes 10 masses terrestres) i molt més llunyà (entre 500 i 700 ua).

Aquest és massa llunyà per influenciar aquests objectes del Cinturó“, ha explicat Volk. “L’objecte buscat ara ha d’estar més prop de 100 ua per afectar substancialment als membres del Cinturó situats en aquest rang“.

I com és que no hem trobat encara un cos de mida planetària tan gran? El més probable és que, segons Malhotra i Volk, encara no hem explorat prou en la volta celeste els objectes del Sistema Solar distant. El lloc més probable en el que podria estar amagat un cos de massa planetària estaria en el pla galàctic, un àrea tan densament plena d’estels que les cartografies en busca de nous objectes del Sistema Solar tracten d’ evitar.

Una possible alternativa a aquest objecte que podria haver alterat el pla orbital dels objectes externs del Cinturó de Kuiper podria ser una estrella que passà fregant el Sistema Solar en la història astronòmica recent, farà uns centenars de milions d’anys.

Una estrella viatgera mouria tots el eixos de rotació orbital en una mateixa direcció” ha comentat Malhotra. Però una vegada l’estrella haja passat els objectes tornaran a l’orbita anterior. Caldria un pas extremadament pròxim, a unes 100 ua i la seua marca sobre les òrbites s’esborraria al cap de 10 milions d’anys. Per això no considerem que siga l’escenari més probable“.

El descobrir un nou món a les afores del Sistema Solar és un repte científic immens a causa de poca brillantor de l’objecte buscat, que recordem-ho no té llum pròpia i només reflecteix la llum del Sol, que a la distància que es pot trobar és mínima. Però diversos satèl·lits i telescopis tenen grans bases d’imatges de tot el cel encara per explorar. Els programes de ciència ciutadana, amb voluntaris que exploren les imatges astronòmiques a la cerca d’objectes nous, permet avançar en aquesta recerca. El projecte Backyard Worlds (Mons del veïnat) permet a qualsevol que dispose d’un ordinador i una connexió a internet examinar imatges preses per la nau espacial WISE (Wide Field Infrared Survey Explorer) de la NASA.

El Sistema Solar sembla més complex del que aprenguérem a l’escola. L’observació detallada del moviment dels cossos planetaris i el que coneixem del exoplanetes farà revolucionar el que sabem del nostre entorn més pròxim.

Imatges:

1.- Simulació del suposat cos planetari més enllà de Neptú.
2.- Inclinacions orbitals: Astronomy – Ch. 7: The Solar Sys – Comparative Planetology (14 of 33) Planet Orbital Inclination
3.- Pla invariant Why are the planets all in the same plane?
4.- Mapa dels objectes coneguts del Cinturó de Kuiper. Wikipedia commons.

Un nou planeta nan més enllà de Neptú

RR245orbit_labeled2

La família dels planetes nans, del qual Plutó, n’és el membre més gros, ha crescut amb un nou element, l’objecte 2015 RR245.

Un equip internacional d’astrònoms ha descobert un nou planeta nan en òrbita en el cinturó de Kuiper, el disc de petits mons gelats que hi ha més enllà de Neptú. L’objecte nou té uns 700 km de grandària i posseeix una de les majors òrbites entre els planetes nans. Designat 2015 RR245 pel Centre de Planetes Menors de la Unió Astronòmica Internacional, va ser descobert amb el telescopi Canada-France-Hawaii (CFH) instal·lat en Mauna Kea, Hawaii.

Els mons gelats més enllà de Neptú indiquen com es van formar els planetes gegants i com després es van desplaçar allunyant-se del Sol. Ens permeten construir la història del nostre Sistema Solar. Però quasi tots aquests mons gelats són molt menuts i febles: és  realment emocionant trobar un prou gran i brillant que ens permeta poder estudiar-ho en detall“, comenta Michele Bannister (Universitat de Victoria, British Columbia, Canadà).

L’òrbita de RR245 el situa actualment a més de 120 vegades la distància del Sol a la Terra. La seua grandària no es coneix amb precisió, ja que és necessari mesurar amb més detall les propietats de la seua superfície. “És o menut i brillant o gran i feble“, afirma Bannister.

RR245_discovery-loopLa gran majoria dels planetes nans com 2015 RR245 van ser destruïts o expulsats del Sistema Solar durant el caos que es va produir quan els planetes gegants es van desplaçar cap a fora, col·locant-se en les seues posicions actuals. RR245 és un dels pocs planetes nans que va sobreviure fins al dia d’avui, juntament amb Plutó i Eris, els planetes nans majors coneguts. RR245 gira al voltant del Sol entre la població que queda de desenes de milers de mons transneptunians molt més xicotets.

Després de centenars d’anys a més de 12 mil milions de quilòmetres (80 unitats astronòmiques, ua)  del Sol, RR245 està viatjant cap al seu punt d’acostament màxim a 5 mil milions de quilòmetres (34 ua), al que arribarà l’any 2096. RR245 ha romàs en aquesta òrbita altament el·líptica durant almenys els últims 100 milions d’anys. Com només ha sigut observat durant un any dels 700 que tarda a completar una òrbita al voltant del Sol, encara es desconeix d’on procedeix i com evolucionarà lentament l’òrbita en el futur llunyà. La seua òrbita precisa serà refinada durant els pròxims anys. I evidentment rebrà un nou nom que l’equip de descobridors pot suggerir a la Unió Astronòmica Internacional.

Imatges:

1.- Il·lustració de l’òrbita de RR245 (línia taronja). Els cossos igual de brillants o més que RR245 estan etiquetats. El Centre de Planetes Menors descriu l’objecte com el divuité major del Cinturó de Kuiper.  Alex Parker OSSOS team.
2.- Imatges (en negatiu) del descobriment de RR245. El gif animat mostra el moviment del nou objecte sobre el fons del cel durant un perídode de 3 hores. OSSOS team.

Un nové planeta per al sistema solar?

la-sci-sn-planet-nine-20160120-001

La possible existència d’un nou planeta situat més enllà de Plutó, en les afores fredes del Cinturó de Kuiper, ha revolucionat els astrònoms planetaris. Tanmateix el treball de Batygin i Brown, de la Universitat Tecnològica de Califòrnia, CalTech, publicat aquesta setmana a Astrophysical Journal, només pressuposa l’existència d’un cos tan gran com Neptú i d’unes 10 masses terrestres per explicar l’estranya òrbita de sis cossos transneptunians. Per demostrar que el cos existeix realment, caldrà fer encara molta feina.

Més enllà de Neptú s’estén el reialme dels cossos petits i gelats, residus de la formació del sistema solar. És l’anomenat Cinturó de Kuiper que acull objectes situat entre els 30 i 50 vegades la distància Terra-Sol (anomenada unitat astronòmica). L’objecte més gran que coneixem per ara és el planeta nan Plutó. També s’hi troba Eris, descobert l’any 2005 pel mateix Brown que ara proposa el nou cos. El descobriment d’Eris, i posteriorment d’altres cosos com Makemake, va fer que la Unió Astronòmica Internacional redefinira el concepte de planeta l’any 2006 i degradara Plutó i Eris a l’estatus de planetes nans. El descobriment d’Eris, per tant, va propiciar la caiguda en desgràcia de Plutó. El mateix Brown, socarró, en fa conya i ha adoptat l’usuari de Twitter @plutokiller.

planet-nine-160120b-02Sis dels objectes del Cinturó de Kuiper mostren unes òrbites molt allargassades (molta excentricitat orbital) però, allò que més sobta els astrònoms és que el seu periheli, el punt de màxima aproximació al Sol, de tots ells es troba en la mateixa zona del cel. Aquesta coincidència de les òrbites no es gens casual i s’ha tractat d’explicar de diverses formes. Per exemple, el pas casual del sistema solar per les proximitats  d’una altra estrella podria ser la causa d’aquesta configu- ració tan estranya dels cossos però els efectes de la trobada estel·lar es notarien també en el sistema solar intern on s’hi troba la Terra. I les mesures acurades de les òrbites dels planetes interiors no mostren cap senyal estranya i no explicada.

Davant de la falta d’hipòtesis concloents, Batygin i Brown han proposat l’existència d’una superTerra d’unes 10 masses terrestres, amb una òrbita no circular, sinó excèntrica, que seria la responsable de modular el moviment d’aquests sis cossos. Entre aquests cossos podem trobar els objectes 2012VP113 i Sedna, que tenen òrbites tan allargassades que possiblement siguen membres del núvol d’Oort, l’immens núvol de cossos gelats que envolta tots els planetes i el Cinturó de Kuiper.

Superterra-Sistema-SolarEls moviments dels sis objectes i de la possible superTerra es trobarien coordinats. Quan els petits cossos gelats es trobaren prop del periheli, el planeta hipotètic es trobaria en el seu punt més allunyat del Sol, de manera que mai es trobarien.

El suposat planeta número 9 del sistema solar és, per tant, una hipòtesi de treball i caldrà descobrir-lo observacionalment. Tanmateix els astrònoms estan acostumats a aventurar l’existència d’objectes planetaris de manera teòrica per a tractar d’explicar anomalies gravitatòries per a després descobrir-los realment. Aquesta és la gràcia de la llei de gravitació universal de Newton. La mecànica celeste és una ciència predictiva.

L’existència del planeta Neptú, per exemple, va ser predita l’any 1846 per l’astrònom francés Urbain Le Verrier per explicar les anomalies observades en el moviment d’Urà. Amb la predicció, l’astrònom alemany Johann Gottfried Galle va ser capaç de trobar-lo al cel el 23 de setembre de 1846 a només 1º de la posició calculada.

Si la superTerra existeix finalment, Batygin i Brown comenten que hauria d’existir també una nova població d’objectes del Cinturó de Kuiper encara desconeguda. Uns objectes que amb òrbites molt excèntriques es mogueren en òrbites perpendiculars a les òrbites dels sis cossos de l’estudi. Si aquests nous objectes són descoberts finalment es reforçaria molt la hipòtesi de la superTerra.

Aquests són, però, indicis indirectes. El que realment interessa ara és l’observació directa de l’objecte, si realment existeix. La suposada superTerra es troba tan lluny que la seua brillantor serà molt feble. Potser els telescopis infrarojos en òrbita com el WISE podrien captar la dèbil escalfor que emeta.

kbatygin-mbrown-0049_1000I si finalment Michael E. Brown té raó i la superTerra és un membre real del sistema solar, podrà finalment dir que ha descobert un planeta, en aquest cas el 9é. I espera que no li passe el mateix que li passà amb Eris, que indirectament causà la mort de Plutó com a planeta.

1.- Visió artistica d’un planeta gegant expulsat del seu sistema estel·lar en la foscor de l’espai. Els astrònoms pensen que el nostre sistema solar pot tindre una distant superTerra, expulsada a les afores en les primeres etapes de la formació dels planetes. NASA.
2.- Caracterísitiques del suposat nové planeta del sistema solar.  ‘Planet Nine’ May Exist: New Evidence for Another World in Our Solar System. SPACE.com.
3.- Òrbites dels cossos transneptunians i de la suposada superTerra. Not So Fast: Why There Likely Isn’t A Large Planet Beyond Pluto.
4.- Mike Brown i Konstanin Batygin en Caltech. Lance Hayashida/Caltech.