Investigadores encuentran evidencias de que existe un noveno planeta en el sistema solar

Investigadores de Caltech han encontrado la evidencia de un planeta gigante trazando una órbita extraña, muy alargada en el sistema solar exterior. El objeto, que los investigadores han apodado como Planeta Nueve, tiene una masa 10 veces superior a la de la Tierra y orbita alrededor de 20 veces más lejos del Sol en promedio a la órbita de Neptuno (que orbita alrededor del Sol a una distancia media de 4.498.116.48 km). De hecho, este nuevo planeta tardaria entre 10.000 y 20.000 años para hacer sólo una órbita completa alrededor del sol.

Los investigadores, Konstantin Batygin y Mike Brown, descubrieron la existencia del planeta a través del modelado de simulaciones matemáticas, pero aún no han observado el objeto directamente.

“Esto sería un noveno planeta real”, dice Brown, el profesor Richard y Barbara Rosenberg de Astronomía Planetaria. “Sólo ha habido dos planetas verdaderos descubiertos desde la antigüedad, y este sería el tercero.”

Brown señala que el supuesto noveno planeta tiene 5.000 veces la masa de Plutón. A diferencia de la clase de objetos más pequeños ahora conocidos como planetas enanos, el Planeta Nueve domina gravitacionalmente su vecindad del sistema solar. De hecho, domina una región más grande que cualquiera de los otros planetas conocidos.

Batygin y Brown describen su trabajo en la edición actual de la revista Astronomical Journal y muestran cómo el Planeta Nueve ayuda a explicar una serie de características misteriosas del campo de objetos helados y escombros más allá de Neptuno conocidos como el Cinturón de Kuiper.

El camino hacia el descubrimiento teórico no fue sencillo. En 2014, un ex postdoctorado de Brown, Chad Trujillo, y su colega Scott Sheppard publicaron un artículo señalando que 13 de los objetos más distantes en el Cinturón de Kuiper son similares con respecto a una característica orbital. Para explicar esta similitud, sugirieron la posible presencia de un pequeño planeta. Brown pensó que la solución a planeta era poco probable, pero su interés se despertó.

Batygin, y Brown se iniciaron a lo que se convirtió en un año y medio de colaboración para investigar los objetos distantes. Como un observador y un teórico, respectivamente, los investigadores se acercaron a la obra desde perspectivas muy diferentes. Brown como alguien que mira al cielo y trata de anclar todo en el contexto de lo que ve, y Batygin como alguien que se pone dentro del contexto de la dinámica. Esas diferencias permitieron a los investigadores desafiar las ideas de otros y considerar nuevas posibilidades.

Bastante rápidamente Batygin y Brown se dieron cuenta de que los seis objetos más distantes descubiertos hasta ahora más allá de Plutón siguen órbitas elípticas que apuntan en la misma dirección en el espacio físico. Esto es particularmente sorprendente porque los puntos extremos de sus órbitas se mueven alrededor del sistema solar, y viajan a diferentes velocidades.

“Es casi como tener seis agujas en un reloj donde todo se mueve a un ritmo diferente, y cuando miran hacia arriba, todos están en el mismo lugar”, dice Brown. Pero además de eso, las órbitas de los seis objetos también están inclinadas de la misma manera que apunta hacia abajo aproximadamente 30 grados en la misma dirección con respecto al plano de los ocho planetas conocidos.

La primera posibilidad que investigaron fue que tal vez algunos objetos del cinturón de Kuiper no son lo suficientemente distantes, y algunos de los cuales aún no se han descubierto para ejercer la gravedad necesaria para mantener esa subpoblación de objetos. Los investigadores descartaron rápidamente esto cuando resultó que tal escenario requeriría que el Cinturón de Kuiper tuviera alrededor de 100 veces la masa que tiene hoy.

Eso los dejó con la idea de un planeta. Su primer instinto fue correr simulaciones que implican un planeta en una órbita distante que rodeaba las órbitas de los seis objetos del Cinturón de Kuiper. Batygin dice que casi funciona, pero no proporciona las excentricidades observadas con precisión.

Entonces, efectivamente por accidente, Batygin y Brown se dieron cuenta en una última simulación que podría ser la situación con un planeta masivo en un órbita anti-alineada en la que la máxima aproximación del planeta al sol, o perihelio, es de 180 grados frente al perihelio de todos los demás objetos y planetas: los objetos distantes del Cinturón de Kuiper conocidos en la simulación asume la alineación que se observa en realidad.

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Su respuesta natural fue “Esta geometría orbital no puede estar bien. Esto no puede ser estable en el largo plazo, porque, después de todo, esto haría que el planeta y estos objetos se encontrarán y chocarán con el tiempo'”, dice Batygin. Pero a través de un mecanismo conocido como resonancia media, la órbita anti-alineada del noveno planeta en realidad impide que los objetos del Cinturón de Kuiper choquen con él y los mantiene alineados. Como los objetos que orbitan se aproximan entre sí intercambian energía. Así, por ejemplo, por cada cuatro órbitas que hace el Planeta Nueve, un objeto del Cinturón de Kuiper distante podría completado nueve órbitas. Ellos nunca chocan. En cambio, al igual que un padre mantiene el arco de un niño en un columpio con empujones periódicos, el Planeta Nueve empuja las órbitas de los objetos del Cinturón de Kuiper distantes tales que su configuración con respecto al planeta se conserva.

La existencia del Planeta Nueve ayuda a explicar algo más que la alineación de los objetos distantes del Cinturón de Kuiper. También proporciona una explicación para las órbitas misteriosas que dos de los objetos trazan. El primero de esos objetos, llamado Sedna, fue descubierto por Brown en 2003. A diferencia de la gran variedad de objetos del Cinturón de Kuiper, que consiguen gravitacionalmente ser “expulsados” por Neptuno y luego regresan de nuevo a él, Sedna nunca se pone muy cerca de Neptuno. Un segundo objeto como Sedna, conocido como 2012 VP113, fue anunciado por el investigador Trujillo y Pastor en 2014.

Pero la verdadera sorpresa para los investigadores fue el hecho de que sus simulaciones también predijeron que habría objetos en el Cinturón de Kuiper en órbitas inclinadas perpendicularmente al plano de los planetas. Batygin mantuvo pruebas para encontrar estos en sus simulaciones y los llevó a Brown. En los últimos tres años, los observadores han identificado cuatro objetos trazando órbitas más o menos a lo largo de una línea perpendicular desde Neptuno y un objeto a lo largo de otra.

¿De dónde viene el Planeta Nueve y cómo terminan en el sistema solar exterior? Los científicos han creído durante mucho tiempo que el sistema solar primitivo comenzó con cuatro núcleos planetarios que iban a agarrar todo el gas a su alrededor, formando los cuatro planetas de gas: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Con el tiempo, las colisiones y las eyecciones en ellos hicieron que se formarán y los trasladaron a su ubicación actual. Pero no hay ninguna razón por la que no podrían haber sido cinco núcleos, en lugar de cuatro. El Planeta Nueve podría representar ese quinto núcleo, y si se acercaba demasiado a Júpiter o Saturno, podría haber sido expulsado a su órbita distante, excéntrica.

Batygin y Brown continúan refinando sus simulaciones y aprendiendo más sobre la órbita del planeta y su influencia en el sistema solar distante. Mientras tanto, Brown y otros colegas han comenzado a buscar en los cielos el Planeta Nueve. Sólo se tienen datos de su órbita pero no la ubicación precisa del planeta en ese camino elíptico. Si el planeta pasa cerca de su perihelio, Brown dice que los astrónomos deben ser capaces de detectarlo. Si está en la parte más distante de su órbita, se necesitarán telescopios especiales más grandes del mundo como los telescopios gemelos de 10 metros en el Observatorio WM Keck y el Telescopio Subaru, todos en Mauna Kea para verlo. Si, sin embargo, el Planeta Nueve se encuentra ahora en cualquier lugar en el medio, muchos telescopios tienen una oportunidad de encontrarlo.

En términos de entender más sobre el contexto del sistema solar en el resto del universo, Batygin dice que este noveno planeta que parece como un bicho raro, realmente sería algo común tal y como se ha observado en otros sistemas planetarios que los astrónomos están descubriendo alrededor de otras estrellas.

Brown, conocido por el importante papel que desempeñó en la degradación de Plutón desde un planeta a planeta enano añade: “Todas aquellas personas que piensan que estamos locos porque Plutón ya no es un planeta puede ser feliz de saber que hay un planeta real pendiente de descubrir “, dice. “Ahora podemos ir a buscar a este planeta y hacer que el sistema solar tenga nueve planetas, una vez más.”

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