Posiciones de los objetos conocidos del Sistema Solar exterior a fecha de 2017. Los centauros orbitan generalmente hacia el interior del cinturón de Kuiper y fuera de los troyanos de Júpiter . (escala en AU ; época a enero de 2015; número de objetos entre paréntesis)
En astronomía planetaria , un centauro es un cuerpo pequeño del Sistema Solar que orbita alrededor del Sol entre Júpiter y Neptuno y cruza las órbitas de uno o más de los planetas gigantes. Los centauros generalmente tienen órbitas inestables debido a esto; casi todas sus órbitas tienen vidas dinámicas de solo unos pocos millones de años, [1] pero hay un centauro conocido, 514107 Kaʻepaokaʻawela , que puede estar en una órbita estable (aunque retrógrada) . [2] [nota 1] Los centauros generalmente exhiben las características tanto de los asteroides como de los cometas . Reciben su nombre de los centauros mitológicos que eran una mezcla de caballo y humano. El sesgo observacional hacia los objetos grandes dificulta la determinación de la población total de centauros. Las estimaciones para el número de centauros en el Sistema Solar de más de 1 km de diámetro varían desde tan solo 44 000 [1] hasta más de 10 000 000. [4] [5]
Ningún centauro ha sido fotografiado de cerca, aunque hay evidencia de que la luna de Saturno Febe , fotografiada por la sonda Cassini en 2004, puede ser un centauro capturado que se originó en el cinturón de Kuiper . [6] Además, el telescopio espacial Hubble ha obtenido cierta información sobre las características de la superficie de 8405 Asbolus .
Ceres puede haberse originado en la región de los planetas exteriores, [7] y si es así podría ser considerado un ex centauro, pero los centauros que vemos hoy en día se originaron todos en otros lugares.
De los objetos que se sabe que ocupan órbitas similares a las de los centauros, se ha descubierto que aproximadamente 30 presentan comas de polvo similares a los de los cometas , y tres de ellos, 2060 Chiron , 60558 Echeclus y 29P/Schwassmann-Wachmann 1, presentan niveles detectables de producción de volátiles en órbitas completamente más allá de Júpiter. [8] Por lo tanto, Chiron y Echeclus se clasifican como centauros y cometas, mientras que Schwassmann-Wachmann 1 siempre ha tenido una designación de cometa. Se sospecha que otros centauros, como 52872 Okyrhoe , han mostrado comas . Se espera que cualquier centauro que se perturbe lo suficientemente cerca del Sol se convierta en un cometa.
Clasificación
Un centauro tiene un perihelio o un semieje mayor entre los de los planetas exteriores (entre Júpiter y Neptuno). Debido a la inestabilidad inherente a largo plazo de las órbitas en esta región, incluso centauros como 2000 GM 137 y 2001 XZ 255 , que actualmente no cruzan la órbita de ningún planeta, se encuentran en órbitas que cambian gradualmente y se verán perturbadas hasta que comiencen a cruzar la órbita de uno o más de los planetas gigantes. [1] Algunos astrónomos consideran centauros solo a los cuerpos con semiejes mayores en la región de los planetas exteriores; otros aceptan cualquier cuerpo con un perihelio en la región, ya que sus órbitas son igualmente inestables.
Criterios discrepantes
Sin embargo, diferentes instituciones tienen diferentes criterios para clasificar los objetos limítrofes, basándose en valores particulares de sus elementos orbitales :
El Centro de Planetas Menores (MPC) define a los centauros como aquellos que tienen un perihelio más allá de la órbita de Júpiter ( 5,2 UA < q ) y un semieje mayor menor que el de Neptuno ( a < 30,1 UA ). [9] Aunque hoy en día el MPC a menudo enumera a los centauros y a los objetos del disco disperso juntos como un solo grupo.
El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) define de manera similar a los centauros como aquellos que tienen un semieje mayor, a , entre los de Júpiter y Neptuno ( 5,5 UA ≤ a ≤ 30,1 UA ). [10]
En cambio, el Deep Ecliptic Survey (DES) define a los centauros utilizando un esquema de clasificación dinámica. Estas clasificaciones se basan en el cambio simulado en el comportamiento de la órbita actual cuando se extiende a lo largo de 10 millones de años. El DES define a los centauros como objetos no resonantes cuyos perihelios instantáneos ( osculadores ) son menores que el semieje mayor osculador de Neptuno en cualquier momento durante la simulación. Esta definición pretende ser sinónimo de órbitas que cruzan planetas y sugerir tiempos de vida comparativamente cortos en la órbita actual. [11]
La colección The Solar System Beyond Neptune (2008) define los objetos con un semieje mayor entre los de Júpiter y Neptuno y un parámetro de Tisserand relativo a Júpiter superior a 3,05 como centauros, clasificando los objetos con un parámetro de Tisserand relativo a Júpiter inferior a este y, para excluir los objetos del cinturón de Kuiper , un corte arbitrario del perihelio a mitad de camino hacia Saturno ( q ≤ 7,35 UA ) como cometas de la familia de Júpiter , y clasificando aquellos objetos en órbitas inestables con un semieje mayor mayor que el de Neptuno como miembros del disco disperso. [12]
Otros astrónomos prefieren definir a los centauros como objetos que no son resonantes con un perihelio dentro de la órbita de Neptuno y que se puede demostrar que probablemente cruzarán la esfera de Hill de un gigante gaseoso dentro de los próximos 10 millones de años, [13] de modo que los centauros pueden considerarse objetos dispersos hacia adentro y que interactúan más fuertemente y se dispersan más rápidamente que los objetos típicos de disco disperso.
La base de datos de cuerpos pequeños del JPL enumera 452 centauros. [14] Hay 116 objetos transneptunianos adicionales (objetos con un semieje mayor más alejado que el de Neptuno, es decir, 30,1 UA ≤ a ) con un perihelio más cercano que la órbita de Urano ( q ≤ 19,2 UA ). [15]
Objetos ambiguos
Los criterios de Gladman y Marsden (2008) [12] convertirían a algunos objetos en cometas de la familia de Júpiter: tanto Echeclus ( q = 5,8 UA , T J = 3,03 ) como Okyrhoe ( q = 5,8 UA ; T J = 2,95 ) han sido clasificados tradicionalmente como centauros. Tradicionalmente considerado un asteroide, pero clasificado como un centauro por el JPL, Hidalgo ( q = 1,95 UA ; T J = 2,07 ) también cambiaría de categoría a un cometa de la familia de Júpiter. Schwassmann-Wachmann 1 ( q = 5,72 UA ; T J = 2,99 ) ha sido categorizado tanto como un centauro como un cometa de la familia de Júpiter dependiendo de la definición utilizada.
Otros objetos que se encuentran entre estas diferencias en los métodos de clasificación incluyen (44594) 1999 OX 3 , que tiene un semieje mayor de 32 UA pero cruza las órbitas de Urano y Neptuno. Está catalogado como un centauro exterior por el Deep Ecliptic Survey (DES). Entre los centauros interiores, (434620) 2005 VD , con una distancia de perihelio muy cercana a Júpiter, está catalogado como un centauro tanto por el JPL como por el DES.
Una simulación orbital reciente [4] de la evolución de los objetos del cinturón de Kuiper a través de la región de los centauros ha identificado una " puerta de enlace orbital " de corta duración entre 5,4 y 7,8 UA a través de la cual pasan el 21% de todos los centauros, incluido el 72% de los centauros que se convierten en cometas de la familia Júpiter. Se sabe que cuatro objetos ocupan esta región, incluidos 29P/Schwassmann-Wachmann , P/2010 TO20 LINEAR-Grauer , P/2008 CL94 Lemmon y 2016 LN8, pero las simulaciones indican que puede haber un orden de 1000 objetos más de >1 km de radio que aún no se han detectado. Los objetos en esta región de entrada pueden mostrar una actividad significativa [16] [17] y se encuentran en un importante estado de transición evolutiva que difumina aún más la distinción entre las poblaciones de centauros y cometas de la familia Júpiter.
El Comité de Nomenclatura de Cuerpos Pequeños de la Unión Astronómica Internacional no ha intervenido formalmente en ninguno de los aspectos del debate. En su lugar, ha adoptado la siguiente convención de nomenclatura para estos objetos: en consonancia con sus órbitas de transición de tipo centauro entre los TNO y los cometas, los "objetos en órbitas inestables, no resonantes, que cruzan planetas gigantes con semiejes mayores mayores que el de Neptuno" deben recibir el nombre de otras criaturas míticas híbridas y cambiantes. Hasta ahora, sólo los objetos binarios Ceto y Forcis y Tifón y Equidna han recibido el nombre de acuerdo con la nueva política. [18]
El diagrama ilustra las órbitas de los centauros conocidos en relación con las órbitas de los planetas. En el caso de los objetos seleccionados, la excentricidad de las órbitas está representada por segmentos rojos (que se extienden desde el perihelio hasta el afelio).
Para ilustrar el rango de parámetros de las órbitas, el diagrama muestra algunos objetos con órbitas muy inusuales, marcados en amarillo:
1999 XS 35 ( asteroide Apolo ) sigue una órbita extremadamente excéntrica ( e = 0,947 ), que lo lleva desde el interior de la órbita de la Tierra (0,94 UA) hasta mucho más allá de Neptuno ( > 34 UA ).
2007 TB 434 sigue una órbita cuasi circular ( e < 0,026 )
El modelo XZ 255 del año 2001 tiene la inclinación más baja ( i < 3° ).
2004 YH 32 pertenece a una pequeña proporción de centauros con una inclinación prograda extrema ( i > 60° ). Sigue una órbita tan inclinada (79°) que, si bien cruza la distancia del cinturón de asteroides desde el Sol hasta más allá de la distancia de Saturno, si su órbita se proyecta sobre el plano de la órbita de Júpiter, ni siquiera llega a Júpiter.
Se conocen más de una docena de centauros que siguen órbitas retrógradas. Sus inclinaciones varían desde modestas ( p. ej ., 160° para Dioretsa ) hasta extremas ( i < 120° ; p. ej ., 105° para (342842) 2008 YB 3 [20] ). Se afirmó controvertidamente que diecisiete de estos centauros retrógrados de alta inclinación tenían un origen interestelar. [21] [22] [23]
Cambio de órbitas
El semieje mayor de Asbolus durante los próximos 5500 años, utilizando dos estimaciones ligeramente diferentes de los elementos orbitales actuales. Después del encuentro con Júpiter del año 4713, los dos cálculos divergen. [24]
Debido a que los centauros no están protegidos por resonancias orbitales , sus órbitas son inestables en una escala de tiempo de 10 6 –10 7 años. [25] Por ejemplo, 55576 Amycus está en una órbita inestable cerca de la resonancia 3:4 de Urano. [1] Los estudios dinámicos de sus órbitas indican que ser un centauro es probablemente un estado orbital intermedio de los objetos en transición desde el cinturón de Kuiper a la familia de cometas de período corto de Júpiter . (679997) 2023 RB tendrá su órbita notablemente cambiada por un acercamiento a Saturno en 2201.
Los objetos pueden ser perturbados desde el cinturón de Kuiper, con lo cual pasan a cruzar Neptuno e interactúan gravitacionalmente con ese planeta (ver teorías de origen). Entonces se clasifican como centauros, pero sus órbitas son caóticas, evolucionando relativamente rápido a medida que el centauro hace repetidos acercamientos a uno o más de los planetas exteriores. Algunos centauros evolucionarán hacia órbitas que crucen Júpiter, con lo cual su perihelio puede reducirse al Sistema Solar interior y pueden ser reclasificados como cometas activos en la familia Júpiter si muestran actividad cometaria. Por lo tanto, los centauros finalmente colisionarán con el Sol o un planeta o bien pueden ser expulsados al espacio interestelar después de un acercamiento a uno de los planetas, particularmente Júpiter .
Características físicas
El tamaño relativamente pequeño de los centauros impide la observación remota de superficies, pero los índices de color y los espectros pueden proporcionar pistas sobre la composición de la superficie y una idea del origen de los cuerpos. [25]
Bandera
Distribución de colores de los centauros
Los colores de los centauros son muy diversos, lo que desafía cualquier modelo simple de composición de la superficie. [26] En el diagrama lateral, los índices de color son medidas de la magnitud aparente de un objeto a través de filtros azul (B), visible (V) (es decir, verde-amarillo) y rojo (R). El diagrama ilustra estas diferencias (en colores exagerados) para todos los centauros con índices de color conocidos. Como referencia, se representan gráficamente dos lunas: Tritón y Febe , y el planeta Marte (etiquetas amarillas, tamaño no a escala).
Azul (o gris azulado, según algunos autores): por ejemplo, 2060 Chiron o 2020 MK 4
Existen numerosas teorías para explicar esta diferencia de color, pero se pueden dividir en dos categorías generales:
La diferencia de color resulta de una diferencia en el origen y/o composición del centauro (ver origen a continuación).
La diferencia de color refleja un nivel diferente de erosión espacial causada por la radiación y/o la actividad cometaria .
Como ejemplos de la segunda categoría, el color rojizo de Pholus se ha explicado como un posible manto de materia orgánica roja irradiada, mientras que el hielo de Quirón ha quedado expuesto debido a su actividad cometaria periódica, lo que le da un índice azul/gris. Sin embargo, la correlación con la actividad y el color no es segura, ya que los centauros activos abarcan la gama de colores desde el azul (Quirón) hasta el rojo (166P/NEAT). [27] Alternativamente, es posible que Pholus haya sido expulsado recientemente del cinturón de Kuiper, de modo que los procesos de transformación de la superficie aún no hayan tenido lugar.
Delsanti et al. sugieren múltiples procesos en competencia: enrojecimiento por la radiación y rubor por colisiones. [28] [29]
Espectros
La interpretación de los espectros suele ser ambigua, relacionada con el tamaño de las partículas y otros factores, pero los espectros ofrecen una idea de la composición de la superficie. Al igual que con los colores, los espectros observados pueden ajustarse a varios modelos de la superficie.
Se han confirmado las huellas de hielo de agua en varios centauros [25] (incluidos 2060 Chiron , 10199 Chariklo y 5145 Pholus ). Además de la huella de hielo de agua, se han propuesto otros modelos:
Se ha sugerido que la superficie de Chariklo es una mezcla de tolinas (como las detectadas en Titán y Tritón ) con carbono amorfo .
Quirón parece ser el más complejo. Los espectros observados varían según el período de observación. La firma de hielo de agua se detectó durante un período de baja actividad y desapareció durante un período de alta actividad. [31] [32] [33]
Similitudes con los cometas
El cometa 38P exhibe un comportamiento similar al de un centauro al acercarse a Júpiter, Saturno y Urano entre 1982 y 2067. [34]
Las observaciones de Quirón en 1988 y 1989 cerca de su perihelio revelaron que presentaba una coma (una nube de gas y polvo que se evapora de su superficie). Por ello, ahora se clasifica oficialmente como un planeta menor y un cometa, aunque es mucho más grande que un cometa típico y hay cierta controversia persistente. Se están monitoreando otros centauros para detectar actividad similar a la de los cometas: hasta ahora, dos, 60558 Echeclus y 166P/NEAT han mostrado dicho comportamiento. 166P/NEAT fue descubierto mientras exhibía una coma, por lo que se clasifica como un cometa, aunque su órbita es la de un centauro. 60558 Echeclus fue descubierto sin coma, pero recientemente se volvió activo, [35] por lo que ahora también se clasifica como un cometa y un asteroide. En general, hay ~30 centauros para los que se ha detectado actividad, con la población activa sesgada hacia objetos con distancias de perihelio más pequeñas. [36]
Se ha detectado monóxido de carbono en 60558 Echeclus [8]
y Chiron [37] en cantidades muy pequeñas, y se calculó que la tasa de producción de CO derivada era suficiente para explicar la coma observada. La tasa de producción de CO calculada tanto de 60558 Echeclus como de Chiron es sustancialmente menor que la que se observa típicamente para 29P/Schwassmann–Wachmann [16] , otro cometa distante y activo que a menudo se clasifica como un centauro.
No existe una distinción orbital clara entre centauros y cometas. Tanto 29P/Schwassmann-Wachmann como 39P/Oterma han sido denominados centauros debido a que tienen órbitas típicas de centauros. El cometa 39P/Oterma está actualmente inactivo y se observó que estaba activo solo antes de que Júpiter lo perturbara y lo llevara a una órbita de centauro en 1963. [38] El débil cometa 38P/Stephan–Oterma probablemente no mostraría una coma si tuviera una distancia de perihelio más allá de la órbita de Júpiter a 5 UA. Para el año 2200, el cometa 78P/Gehrels probablemente migrará hacia afuera a una órbita similar a la de un centauro. [ cita requerida ]
Períodos rotacionales
Un análisis de periodograma de las curvas de luz de estos Quirón y Cariclo da respectivamente los siguientes períodos de rotación: 5,5 ± 0,4 h y 7,0 ± 0,6 h. [39]
Tamaño, densidad, reflectividad.
Los centauros pueden alcanzar diámetros de cientos de kilómetros. Los centauros más grandes tienen diámetros superiores a los 300 km y residen principalmente a más de 20 UA . [40]
Hipótesis de origen
El estudio del origen de los centauros es rico en avances recientes, pero las conclusiones aún se ven obstaculizadas por la escasez de datos físicos. Se han propuesto diferentes modelos para el posible origen de los centauros.
Las simulaciones indican que la órbita de algunos objetos del cinturón de Kuiper puede ser perturbada, lo que resulta en la expulsión del objeto de modo que se convierta en un centauro. Los objetos del disco disperso serían dinámicamente los mejores candidatos (por ejemplo, los centauros podrían ser parte de un disco disperso "interno" de objetos perturbados hacia adentro desde el cinturón de Kuiper) para tales expulsiones, pero sus colores no encajan con la naturaleza bicolor de los centauros. Los plutinos son una clase de objeto del cinturón de Kuiper que muestra una naturaleza bicolor similar, y hay sugerencias de que no todas las órbitas de los plutinos son tan estables como se pensó inicialmente, debido a la perturbación por Plutón . [41]
Se esperan más desarrollos con más datos físicos sobre los objetos del cinturón de Kuiper.
Algunos centauros pueden tener su origen en episodios de fragmentación, quizás desencadenados durante encuentros cercanos con Júpiter. [42] Las órbitas de los centauros 2020 MK4 , P/2008 CL94 (Lemmon) y P/2010 TO20 (LINEAR-Grauer) pasan cerca de la del cometa 29P/Schwassmann–Wachmann , el primer centauro descubierto y son posibles encuentros cercanos en los que uno de los objetos atraviese la coma de 29P cuando está activo. [42]
Al menos un centauro, 2013 VZ 70 , podría tener su origen entre la población irregular de lunas de Saturno a través de impacto, fragmentación o disrupción de mareas. [43]
Centauros notables
^ la clase se define por la distancia del perihelio y afelio del objeto: S indica un perihelio/afelio cerca de Saturno, U cerca de Urano, N cerca de Neptuno y K en el cinturón de Kuiper.
^ Para los fines de este diagrama, un objeto se clasifica como centauro si su semieje mayor se encuentra entre Júpiter y Neptuno.
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Enlaces externos
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Lista de centauros y objetos de disco disperso
Centauros de La enciclopedia de astrobiología, astronomía y vuelos espaciales
Horner, Jonathan; Lykawka, Patryk Sofia (2010). "Troyanos planetarios: ¿la principal fuente de cometas de período corto?". Revista Internacional de Astrobiología . 9 (4): 227–234. arXiv : 1007.2541 . Código Bibliográfico :2010IJAsB...9..227H. doi :10.1017/S1473550410000212. S2CID 53982616.
El satélite WISE de la NASA descubre que unos misteriosos centauros podrían ser cometas (2013)
