Este mes, se presentó nueva evidencia de la existencia de un cuerpo celeste predicho en 2016 por Konstantin Batygin y Michael Brown. "Ático" cuenta brevemente sobre las últimas noticias de la carrera de astrónomos por el derecho a inscribir su nombre en la historia centenaria del inventario de nuestro sistema planetario.
"Hay ocho planetas en el sistema solar"; esta afirmación puede que ya no sea cierta en unos pocos años. Los astrónomos están obteniendo cada vez más pruebas circunstanciales de la existencia de un noveno planeta mucho más allá de la órbita de Neptuno.
La hipótesis de la existencia de otro planeta en el sistema solar se ha propuesto repetidamente desde el descubrimiento de Urano en 1781. En 1846 se descubrió Neptuno, y en 1930 se confirmó la presencia de Plutón (en el estado de planeta hasta 2006, ahora planeta enano), y en ambas ocasiones los científicos identificaron un cuerpo celeste por su efecto en las órbitas de planetas ya conocidos. Durante todo el tiempo subsiguiente, las búsquedas de varios tipos de anomalías en el movimiento de planetas y asteroides se llevaron a cabo de manera bastante activa, pero a fines del siglo XX, el interés en el "planeta X" disminuyó.
En la década de 1990, el modelo del sistema solar se complementó con el cinturón de Kuiper, junto con un disco disperso más allá de la órbita de Neptuno. Los planetas terrestres, el cinturón de asteroides, los gigantes gaseosos, el cinturón de Kuiper y, posiblemente, la nube de Oort aún más extensa y tenue; en este modelo, como muchos comenzaron a creer, no había lugar para ningún otro planeta.
norte
Cercano e invisible
En 2016, los astrónomos estadounidenses Konstantin Batygin y Michael Brown presentaron la hipótesis de que hay otro noveno planeta detrás del cinturón de Kuiper. Su suposición se basó en el análisis de varias órbitas particularmente distantes de objetos en el cinturón de Kuiper, como Sedna, por ejemplo, que por alguna razón se mueven a través del cielo en el mismo plano y en una dirección. Después de muchos meses de modelar y verificar los datos con los reales, los astrónomos llegaron a una conclusión asombrosa incluso para ellos mismos: mucho más allá de Neptuno hay otro cuerpo celeste con una masa de aproximadamente diez Tierras y que no se acerca al Sol a menos de 280 unidades astronómicas. Y es esto lo que estira y endereza las órbitas de estos cuerpos "extraños" del cinturón de Kuiper.
Diagrama que muestra la órbita del Planeta Nueve (naranja) y las órbitas de algunos de los objetos transneptunianos conocidos (rosa). Ilustración: MagentaGreen / Wikimedia.
Video promocional:
En su artículo, Batygin y Brown señalaron que encontrar el noveno planeta no sería la tarea más fácil. Debido a la gran distancia a este objeto hipotético, debería ser tan tenue que se pueda ver a través de un telescopio solo con un diámetro de espejo de varios metros; esto corresponde al nivel de un observatorio decente, que, por regla general, está cargado con otras tareas. La búsqueda de un planeta gigante en las afueras del sistema solar resulta técnicamente más difícil que detectar exoplanetas a muchas decenas de años luz de la Tierra, sin embargo, además de las observaciones directas, los científicos también tienen métodos indirectos.
Uno de ellos es la búsqueda de nuevos objetos transneptunianos y la comparación de sus órbitas con las predicciones del modelo de Batygin-Brown. Los astrónomos argumentan que la influencia gravitacional del noveno planeta no solo envía a algunos cuerpos del cinturón de Kuiper en un largo viaje alrededor del Sol, sino que también conduce a inclinaciones inusualmente grandes de las órbitas de varios otros objetos. En ocasiones para que empiecen a rotar perpendicularmente a la eclíptica del resto de planetas de nuestro sistema.
Por ejemplo, el objeto 2015 BP519, también conocido como "Anacardo", descrito en un artículo publicado recientemente por un grupo internacional de astrónomos, simplemente encaja en el modelo Batygin-Brown. Tiene una inclinación orbital muy alta, lo que, sin embargo, todavía no nos permite decir con seguridad que el noveno planeta existe realmente. Los autores de este descubrimiento escriben cuidadosamente acerca de "agregar evidencia indirecta a favor de un nuevo planeta", y Batygin y Brown poco antes presentaron una serie de refinamientos a la hipótesis previamente establecida: un nuevo modelado de varios escenarios para la evolución del cinturón de Kuiper mostró que la influencia del noveno planeta conduce a la aparición de muchos objetos transneptunianos. con órbitas muy alargadas, y esto está de acuerdo con las observaciones.
Otro diagrama de las órbitas del noveno planeta (círculo verde etiquetado como P9) y muchas órbitas extremadamente alargadas de objetos transneptunianos. El círculo azul alargado - Órbita del anacardo. Cada cuadrado en el fondo - 100 unidades astronómicas. Imagen: Tomruen / wikimedia commons.
Según Konstantin Batygin, "el objeto recién descubierto, 2015 BP519, es exactamente donde el modelo teórico del noveno planeta lo predice". En un comentario a Attic, señaló que "esta es una confirmación fantástica de la imagen que esperábamos ver sobre la base de modelos numéricos", sin embargo, todavía es demasiado pronto para hablar sobre el descubrimiento final de un nuevo planeta. La lista de evidencias de su existencia crece literalmente ante nuestros ojos, pero solo un par de fotografías con un objeto en movimiento marcado en ellas pondrán fin a este problema. Batygin y Brown ya obtuvieron tiempo de observación en el gran telescopio terrestre Subaru, que, según Batygin, es uno de los mejores instrumentos para encontrar el noveno planeta. Además, se está intentando utilizar imágenes del telescopio espacial WISE,y desde 2017, el proyecto Backyard Worlds: Planet 9 ha estado funcionando, donde todos pueden intentar encontrar este cuerpo celeste en las imágenes, por lo que puede que no haya que esperar mucho.
¿Y qué?
La relativa ausencia de colisiones constantes de la Tierra con asteroides durante los últimos miles de millones de años puede atribuirse a los gigantes gaseosos. Ellos, entrando en sus órbitas actuales, "limpiaron" nuestro sector del sistema planetario de varios desechos pequeños (según criterios astronómicos). Pero si Júpiter o incluso Neptuno realmente influyeron en la Tierra al menos al deshacerse de las catástrofes planetarias regulares, ¿qué pasa con un cuerpo diez veces más distante?
norte
El astrónomo ruso Vladimir Surdin en su comentario a Attic señaló que el descubrimiento de cada nuevo planeta afecta nuestra comprensión del destino del sistema solar, que sigue siendo vago hasta el día de hoy. "De hecho, la investigación apenas está comenzando", dijo el científico y agregó que "en la periferia del sistema solar, en la oscuridad, Dios sabe qué". Esos cuerpos que reponen cientos de catálogos de astrónomos se encuentran a una distancia relativamente pequeña del Sol, pero incluso un planeta gigante detrás del cinturón de Kuiper tiene todas las posibilidades de esconderse de los observadores durante mucho tiempo y delatarse solo por efectos gravitacionales indirectos.
Esquema: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Exteriormente, el noveno planeta, si existe, debería ser similar a los dos gigantes gaseosos más alejados del Sol. "Un planeta con una masa de super-Tierra sería similar a Urano y Neptuno, pero aún más frío", dice Surdin. Estos dos cuerpos celestes a veces se denominan "gigantes de hielo" debido a la supuesta presencia de un núcleo de hielo rocoso sin la capa de hidrógeno metálico que se espera de Júpiter y Saturno. Sin embargo, solo una nave espacial, la Voyager 2, ha visitado Urano y Neptuno en toda la historia de la humanidad, por lo que los científicos tienen menos datos de observación de los que les gustaría.
El noveno planeta, incluso en el perihelio, será prácticamente inaccesible para las sondas de investigación con motores de cohetes. Las Voyager se alejaron del Sol a 117 y 140 AU. - a pesar de que se lanzaron en 1977. Volando incluso hasta un punto de 200 AU. Tomará al menos medio siglo de nuestra estrella, y reducir este período a algunos límites razonables requerirá claramente tecnologías fundamentalmente nuevas como una vela solar. Incluso una combinación de un reactor nuclear con motores de iones en una configuración que se asemeja más o menos al proyecto ruso de una planta nuclear de clase megavatios no permitirá alcanzar el objetivo en menos de una década. Y cuando el planeta está en afelio, este tiempo aumenta significativamente.
Urano y Neptuno, imágenes de la NASA. Como puede ver, los gigantes de hielo tienen una apariencia bastante diferente: por ejemplo, una pequeña mezcla de metano (alrededor del 1%) hace que Neptuno sea mucho más azul.
La detección directa del noveno planeta confirmará la veracidad de Batygin y Brown, permitirá esclarecer la historia del sistema solar, pero este cuerpo celeste en sí, incluso con la introducción de una nueva generación de telescopios, apenas quedará más que un punto en las fotografías. El noveno planeta "en el patio trasero" del sistema solar es paradójicamente más difícil de estudiar que cualquier Júpiter caliente cerca de otras estrellas, pero proporcionará una mejor comprensión del comportamiento de esos objetos que se conocen desde hace mucho tiempo.
Del papel a las computadoras
Neptuno fue el primer planeta descubierto "en la punta de una pluma", basado en cálculos y análisis del movimiento de Urano, que se movía a una velocidad variable debido a la atracción externa. Sin embargo, cuanto mayor sea la distancia entre los cuerpos celestes y mayor el número de estos cuerpos, más difícil será calcular su trayectoria. Los físicos y matemáticos saben que el problema de rotar dos cuerpos alrededor de un centro de masa común es relativamente fácil de resolver y tiene una respuesta en forma de ecuación con una descripción exacta de la órbita, pero una combinación de tres cuerpos es mucho más difícil de calcular. En particular, un sistema de tres o más cuerpos no tiene una solución analítica, es decir, es imposible obtener una fórmula que describa su movimiento durante un tiempo arbitrariamente largo.
La evolución del sistema solar según el modelo de Niza. El azul muestra la órbita de Urano, el azul - Saturno, mientras que el naranja y el verde corresponden a Saturno con Júpiter. Según este modelo, Urano y Neptuno cambiaron de lugar y en el camino todos los planetas gigantes "despejaron" el sistema planetario de pequeños objetos. El modelo tiene una serie de modificaciones - por ejemplo, sugiriendo la presencia de otro gigante gaseoso, que fue completamente arrojado al espacio interestelar. Figura: AstroMark / Wikimedia.
El modelado del sistema solar se lleva a cabo solo mediante métodos aproximados. Con un gasto suficientemente grande de recursos computacionales, es posible calcular el movimiento de los elementos del sistema con una precisión arbitrariamente necesaria, pero a veces desviaciones insignificantes de las condiciones iniciales conducen a un comportamiento completamente diferente del modelo después de un tiempo. Este efecto es conocido por el público en general como el "efecto mariposa". El movimiento de planetas y asteroides, así como el comportamiento de las masas de aire, están sujetos a este efecto, por lo que la reconstrucción de la historia del sistema solar no es de ninguna manera inferior en complejidad a una previsión meteorológica desde hace mucho tiempo. Y los intentos de calcular un planeta hipotético son comparables a la tarea de predecir todas las consecuencias de un huracán; aquí tienes que enfrentarte tanto a la falta de información precisa como a la falta de potencia informática.
Antes de la llegada de las computadoras modernas, calcular el movimiento de muchos miles de cuerpos al mismo tiempo seguía siendo un problema casi insoluble. La aparición del modelo de Niza, que describe el comportamiento de los gigantes gaseosos después de su formación a partir de un disco de gas y polvo, fue posible gracias a las computadoras. Los argumentos a favor de un noveno planeta también se basan en cálculos que no se pueden hacer con papel y bolígrafo. El descubrimiento del noveno planeta, si tiene lugar, no será solo una repetición de la historia de Neptuno o Plutón, sino una nueva historia que hubiera sido imposible hace cien años.
Alexey Tymoshenko
