Dr. Le pedimos que nos ayudara a explicar esta región inusual de nuestro sistema solar.
Poco después de que Clyde Tombaugh descubriera a Plutón el 18 de febrero de 1930, los astrónomos comenzaron a teorizar que Plutón no estaba solo en el Sistema Solar exterior. Con el tiempo, comenzaron a postular la existencia de otros objetos en la región, que descubrirían en 1992. En resumen, la existencia del Cinturón de Kuiper, un gran campo de escombros en el borde del Sistema Solar, fue teorizado antes de que fuera alguna vez descubierto
Definición:
El Cinturón de Kuiper (también conocido como el cinturón Edgeworth-Kuiper) es una región del Sistema Solar que existe más allá de los ocho planetas principales, que se extiende desde la órbita de Neptuno (a 30 UA) hasta aproximadamente 50 UA del Sol. Es similar al cinturón de asteroides, ya que contiene muchos cuerpos pequeños, todos los restos de la formación del Sistema Solar.
Pero a diferencia del Cinturón de Asteroides, es mucho más grande: 20 veces más ancho y de 20 a 200 veces más grande. Como Mike Brown explica:
El Cinturón de Kuiper es una colección de cuerpos fuera de la órbita de Neptuno que, si nada más hubiera sucedido, si Neptuno no se hubiera formado o si las cosas hubieran ido un poco mejor, tal vez podrían haberse unido y formar el siguiente planeta. más allá de Neptuno Pero en cambio, en la historia del sistema solar, cuando se formó Neptuno, estos objetos no se pudieron juntar, por lo que es solo este cinturón de material más allá de Neptuno.
Descubrimiento y nomenclatura:
Poco después del descubrimiento de Plutón por Tombaugh, los astrónomos comenzaron a reflexionar sobre la existencia de una población de objetos transneptunianos en el Sistema Solar exterior. El primero en sugerir esto fue Freckrick C. Leonard, quien comenzó a sugerir la existencia de "cuerpos ultraneptunianos" más allá de Plutón que simplemente aún no se habían descubierto.
Ese mismo año, el astrónomo Armin O. Leuschner sugirió que Plutón "puede ser uno de los muchos objetos planetarios de largo período aún por descubrir". En 1943, en el Revista de la Asociación Astronómica Británica, Kenneth Edgeworth expuso más sobre el tema. Según Edgeworth, el material dentro de la nebulosa solar primordial más allá de Neptuno estaba demasiado espaciado para condensarse en planetas y, por lo tanto, se condensó en una miríada de cuerpos más pequeños.
En 1951, en un artículo para la revista. Astrofísica, que el astrónomo holandés Gerard Kuiper especuló sobre un disco similar que se formó temprano en la evolución del Sistema Solar. De vez en cuando, uno de estos objetos entraría en el Sistema Solar interior y se convertiría en un cometa. La idea de este "Cinturón de Kuiper" tenía sentido para los astrónomos. No solo ayudó a explicar por qué no había grandes planetas más lejos en el Sistema Solar, sino que también envolvió convenientemente el misterio de dónde provienen los cometas.
En 1980, en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, el astrónomo uruguayo Julio Fernández especuló que se requeriría un cinturón de cometas que se extendiera entre 35 y 50 UA para dar cuenta del número observado de cometas.
Después del trabajo de Fernández, en 1988 un equipo canadiense de astrónomos (equipo de Martin Duncan, Tom Quinn y Scott Tremaine) realizó una serie de simulaciones por computadora y determinó que la nube de Oort no podía dar cuenta de todos los cometas de período corto. Con un "cinturón", como lo describió Fernández, agregado a las formulaciones, las simulaciones coincidieron con las observaciones.
En 1987, el astrónomo David Jewitt (entonces en el MIT) y la entonces estudiante graduada Jane Luu comenzaron a usar los telescopios en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona y el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile para buscar en el Sistema Solar exterior. En 1988, Jewitt se mudó al Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai, y Luu más tarde se unió a él para trabajar en el observatorio Mauna Kea de la Universidad.
Después de cinco años de búsqueda, el 30 de agosto de 1992, Jewitt y Luu anunciaron el "Descubrimiento del objeto candidato del cinturón de Kuiper" (15760) 1992 QB1. Seis meses después, descubrieron un segundo objeto en la región, (181708) 1993 FW. Muchos, muchos más seguirían ...
En su artículo de 1988, Tremaine y sus colegas se refirieron a la región hipotética más allá de Neptuno como el "Cinturón de Kuiper", aparentemente debido al hecho de que Fernández usó las palabras "Kuiper" y "cinturón de cometas" en la oración inicial de su artículo. Si bien este sigue siendo el nombre oficial, los astrónomos a veces usan el nombre alternativo del cinturón Edgeworth-Kuiper para acreditar a Edgeworth por su trabajo teórico anterior.
Sin embargo, algunos astrónomos han ido tan lejos como para afirmar que ninguno de estos nombres es correcto. Por ejemplo, Brian G. Marsden, un astrónomo británico y director desde hace mucho tiempo del Minor Planet Center (MPC) en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, afirmó que "Ni Edgeworth ni Kuiper escribieron sobre algo remotamente parecido a lo que estamos viendo ahora, pero Fred Whipple (el astrónomo estadounidense que se le ocurrió la hipótesis del cometa "bola de nieve sucia") lo hizo ".
Además, David Jewitt comentó que "en todo caso ... Fernández casi merece el crédito por predecir el Cinturón de Kuiper". Debido a la controversia asociada con su nombre, varios grupos científicos recomiendan el término objeto transneptuniano (TNO) para los objetos del cinturón. Sin embargo, esto es considerado insuficiente por otros, ya que esto puede significar cualquier objeto más allá de la órbita de Neptuno, y no solo objetos en el Cinturón de Kuiper.
Composición:
Se han descubierto más de mil objetos en el Cinturón de Kuiper, y se teoriza que hay hasta 100,000 objetos de más de 100 km de diámetro. Dado su pequeño tamaño y su distancia extrema de la Tierra, la composición química de los KBO es muy difícil de determinar.
Sin embargo, los estudios espectrográficos realizados en la región desde su descubrimiento generalmente han indicado que sus miembros están compuestos principalmente de hielos: una mezcla de hidrocarburos ligeros (como metano), amoníaco y hielo de agua, una composición que comparten con los cometas. Los estudios iniciales también confirmaron una amplia gama de colores entre los KBO, que van desde el gris neutro hasta el rojo intenso.
Esto sugiere que sus superficies están compuestas por una amplia gama de compuestos, desde helados sucios hasta hidrocarburos. En 1996, Robert H. Brown et al. obtuvo datos espectroscópicos en el KBO 1993 SC, revelando que su composición superficial es marcadamente similar a la de Plutón, así como a la luna Tritón de Neptuno, que posee grandes cantidades de hielo de metano.
Se ha detectado hielo de agua en varios KBO, incluido 1996 TO66, 38628 Huya y 20000 Varuna. En 2004, Mike Brown et al. determinó la existencia de hielo de agua cristalina e hidrato de amoníaco en uno de los KBO más grandes conocidos, 50000 Quaoar. Ambas sustancias habrían sido destruidas durante la era del Sistema Solar, lo que sugiere que Quaoar había resurgido recientemente, ya sea por actividad tectónica interna o por impactos de meteoritos.
Mantener a Plutón en el cinturón de Kuiper son muchos otros objetos dignos de mención. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus y Eris son grandes cuerpos helados en el Cinturón. Varios de ellos incluso tienen lunas propias. Todos estos están tremendamente lejos y, sin embargo, muy al alcance.
Exploración:
El 19 de enero de 2006, la NASA lanzó el Nuevos horizontes sonda espacial para estudiar a Plutón, sus lunas y uno o dos objetos más del Cinturón de Kuiper. A partir del 15 de enero de 2015, la nave espacial comenzó a acercarse al planeta enano, y se espera que realice un sobrevuelo antes del 14 de julio de 2015. Cuando llegue al área, los astrónomos esperan varias fotografías interesantes del Cinturón de Kuiper también.
Aún más emocionante es el hecho de que las encuestas de otros sistemas solares indican que nuestro Sistema Solar no es único. Desde 2006, se han descubierto otros "cinturones de Kuiper" (es decir, cinturones de escombros helados) alrededor de otros nueve sistemas estelares. Estos parecen caer en dos categorías: cinturones anchos, con radios de más de 50 UA, y cinturones estrechos (como nuestro propio cinturón de Kuiper) con radios de entre 20 y 30 UA y límites relativamente afilados.
Según las encuestas infrarrojas, se estima que entre el 15 y el 20% de las estrellas de tipo solar tienen estructuras masivas parecidas al cinturón de Kuiper. La mayoría de estos parecen ser bastante jóvenes, pero se estima que dos sistemas estelares, HD 139664 y HD 53143, que fueron observados por el telescopio espacial Hubble en 2006, tienen 300 millones de años.
Extenso e inexplorado, el Cinturón de Kuiper es la fuente de muchos cometas, y se cree que es el punto de origen de todos los cometas periódicos o de período corto (es decir, aquellos con una órbita que dura 200 años o menos). El más famoso de estos es el cometa Halley, que ha estado activo durante los últimos 16,000–200,000 años.
Futuro del Cinturón de Kuiper:
Cuando inicialmente especuló sobre la existencia de un cinturón de objetos más allá de Neptuno, Kuiper indicó que dicho cinturón probablemente ya no existía. Por supuesto, los descubrimientos posteriores han demostrado que esto está mal. Pero una cosa sobre la que Kuiper definitivamente tenía razón era la idea de que estos Objetos Transneptunianos no durarían para siempre. Como Mike Brown explica:
Lo llamamos cinturón, pero es un cinturón muy ancho. Es algo así como 45 grados de extensión en el cielo: esta gran franja de material que Neptuno acaba de batir y batir. Y en estos días, en lugar de hacer un cuerpo cada vez más grande, simplemente están colisionando y lentamente se están convirtiendo en polvo. Si regresamos en otros cien millones de años, no quedará el Cinturón de Kuiper.
Dado el potencial de descubrimiento, y lo que un examen de cerca podría enseñarnos sobre la historia temprana de nuestro Sistema Solar, muchos científicos y astrónomos esperan el día en que podamos examinar el Cinturón de Kuiper con más detalle. Aquí esperamos que el Nuevos horizontes ¡La misión es solo el comienzo de futuras décadas de investigación en esta misteriosa región!
Tenemos muchos artículos interesantes aquí en la revista Space sobre el tema del Sistema Solar Exterior y los Objetos Trans-Neptunion (TNO).
Y asegúrese de leer este artículo sobre el planeta Eris, el último planeta enano y el mayor TNO que se descubrió.
Y los astrónomos esperan descubrir dos planetas más grandes en nuestro Sistema Solar.
Space Magazine también tiene una entrevista de larga duración con Mike Brown de Caltech.
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