Pols d'estels

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.

A la seu de l’Associació Valenciana d’Astronomia (AVA) a València, fa uns dies vaig parlar dels planetes que ens mostra la ciència ficció i de si aquests s’ajusten o no al que coneixem dels exoplanetes que alguns observatoris com ara Kepler van descobrint. Els amics d’AVA han fet una crònica de la sessió del que vaig explicar. Podeu llegir la versió valenciana ací baix:

Divendres passat, 5 de maig, vam tenir ocasió d’assistir a l’amena xerrada del nostre company Enric Marco sobre el que l’astronomia ens ha ensenyat sobre planetes i exoplanetes, i fins a quin punt veiem el seu reflex en els escenaris planetaris que ens mostra el cinema de ciència-ficció.

Va començar fent un ràpid repàs, a través d’imatges i breus escenes de pel·lícules clàssiques com les de la saga de Star Wars, Dune, Superman, i les més recents com Avatar o Interestellar.

En la majoria d’aquests films els diversos planetes (Tatooine, Mustafar, Hoth, Bespin, Kripton, Dune…) solen ser perfectament habitables per a l’ésser humà incloent una atmosfera respirable i amb gravetat terrestre. Només solen aparèixer exòtiques diferencies extraterrestres en els seus cels, amb diversos sols i llunes, o en la seua biodiversitat. Ens presenten planetes desèrtics (gelats o càlids), coberts de lava, oceànics o coberts de selves…, que un únic ecosistema sembla dominar-ho tot. Però, s’apropen a la realitat aquests escenaris extraterrestres? En moltes ocasions s’ha pres com a referència el nostre sistema solar imitant planetes ben coneguts com Mart, Venus o el nostre planeta mateix, però per els més estranys s’han imaginat ambients que, en ocasions, s’assemblen bastant al que sabem dels exoplanetes.

Però, què se sap dels planetes extrasolars? En 1995 es descobreix el primer exoplaneta orbitant 51 Pegasi; avui ja són més de 3400 els confirmats gràcies a una sèrie d’enginyoses tècniques (velocitat radial, trànsits, astrometria, etc), que ens permeten esbrinar indirectament dades sense arribar pràcticament mai a poder captar-los per observació directa a causa de la seua enorme llunyania i a aquest efecte d’emmascarament produït per la llum del seu estel. El telescopi espacial Kepler, que utilitza el mètode dels trànsits, ha estat fins ara el major descobridor d’exoplanetes. I de moment una quinzena de casos semblen ser relativament similars al nostre planeta per la seua composició rocosa, la seua grandària i la temperatura superficial.

S’han descobert abundants gegants gasosos, molt més grans que Júpiter, minineptuns, i planetes rocosos, tant superTerres, diverses vegades més grans que el nostre planeta com alguns pocs de la grandària de Mart o menors. Alguns fins i tot orbiten sistemes estel·lars binaris, alguna cosa que es creia impossible, i que ens mostraven al planeta Tatooine en la història de Star Wars, quan ni tan sols s’havia demostrat l’existència de cap exoplaneta.

També va repassar el concepte de zona d’habitabilitat estel·lar, que no implica en absolut que puguem traslladar-nos sense més a un planeta que orbite dins d’ella sinó només que està a la distància adequada del seu sol perquè, en cas de contenir aigua, aquesta pogués trobar-se líquida en la superfície. Però clar, que siguin planetes que permeten la vida humana és una exigència del guió en molts dels casos.

D’entre els planetes que més s’han apropat a la realitat astronòmica, Enric va destacar Avatar, on Pandora, l’escenari de la pel·lícula, és una lluna de vida exuberant que orbita un gegant gasós. També Interestellar, on apareix un planeta oceànic girant al voltant d’un forat negre i on els astronautes que el visiten sofreixen la coneguda paradoxa relativista del temps.

Per acabar va destacar un altre detall important en aquestes pel·lícules. La gravetat als planetes visitats és indistingible de la terrestre, alguna cosa que semblava una còmoda suposició dels guionistes per facilitar el desenvolupament de la trama, però que sorprenentment sembla que es podria complir en la realitat. Perquè ens va mostrar un estudi científic en què es descobreix que en la majoria de planetes coneguts existeix una curiosa relació entre grandària i densitat, que fa que la gravetat superficial sigui igual, major o menor que la terrestre, però que no s’allunya massa d’ella.

En resum: una entretinguda xerrada per aprendre astronomia i donar un repàs a la ciència-ficció, afició que compartim molts, tal vegada la majoria, dels amants de l’astronomia.

Imatges:

1.- Algunes moments de la xarrada. AVA
2.- Tatoine, Star Wars
3.- Pandora. Avatar. James Cameron.