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Planeta enano

Los nueve planetas enanos más
probables y las fechas de su descubrimiento

Un planeta enano es un objeto de masa planetaria pequeña que se encuentra en órbita directa alrededor del Sol , con masa suficiente para ser redondeado gravitacionalmente , pero insuficiente para alcanzar dominio orbital como los ocho planetas clásicos del Sistema Solar . El planeta enano prototípico es Plutón , que durante décadas fue considerado un planeta antes de que se adoptara el concepto de "enano" en 2006.

Los planetas enanos pueden ser geológicamente activos, como se vio confirmado en 2015 por las misiones Dawn a Ceres y New Horizons a Plutón. Por ello, los geólogos planetarios están particularmente interesados ​​en ellos.

Los astrónomos coinciden en que al menos los nueve candidatos más grandes son planetas enanos: en orden aproximado de tamaño, Plutón , Eris , Haumea , Makemake , Gonggong , Quaoar , Ceres , Orcus y Sedna . Sigue habiendo una considerable incertidumbre sobre el décimo candidato más grande , Salacia , que por lo tanto puede considerarse un caso límite. De estos diez, dos han sido visitados por naves espaciales (Plutón y Ceres) y otros siete tienen al menos una luna conocida (Eris, Haumea, Makemake, Gonggong, Quaoar, Orcus y Salacia), lo que permite determinar sus masas y, por lo tanto, una estimación de sus densidades. La masa y la densidad a su vez pueden ajustarse a los modelos geofísicos en un intento de determinar la naturaleza de estos mundos. Solo uno, Sedna, no ha sido visitado ni tiene lunas conocidas, lo que dificulta una estimación precisa de la masa. Algunos astrónomos también incluyen muchos cuerpos más pequeños, [1] pero no hay consenso sobre si es probable que sean planetas enanos.

El término planeta enano fue acuñado por el científico planetario Alan Stern como parte de una triple categorización de los objetos de masa planetaria en el Sistema Solar: planetas clásicos, planetas enanos y planetas satélites . Los planetas enanos fueron concebidos así como una categoría de planeta. Sin embargo, en 2006, el concepto fue adoptado por la Unión Astronómica Internacional (UAI) como una categoría de objetos subplanetarios , parte de una triple recategorización de los cuerpos que orbitan alrededor del Sol: planetas, planetas enanos y cuerpos pequeños del Sistema Solar . [2] Así, Stern y otros geólogos planetarios consideran a los planetas enanos y a los grandes satélites como planetas, [3] pero desde 2006, la UAI y quizás la mayoría de los astrónomos los han excluido de la lista de planetas.

Historia del concepto

Imagen compuesta en colores exagerados de Plutón y su luna Caronte . La separación no está a escala.
4 Vesta , un asteroide que una vez fue un planeta enano [4]

A partir de 1801, los astrónomos descubrieron Ceres y otros cuerpos entre Marte y Júpiter que durante décadas se consideraron planetas. Entre esa fecha y alrededor de 1851, cuando el número de planetas había llegado a 23, los astrónomos comenzaron a utilizar la palabra asteroide (del griego, que significa 'similar a una estrella' o 'con forma de estrella') para los cuerpos más pequeños y comenzaron a distinguirlos como planetas menores en lugar de planetas mayores . [5]

Con el descubrimiento de Plutón en 1930, la mayoría de los astrónomos consideraron que el Sistema Solar tenía nueve planetas principales, junto con miles de cuerpos significativamente más pequeños ( asteroides y cometas ). Durante casi 50 años, se pensó que Plutón era más grande que Mercurio , [6] [7] pero con el descubrimiento en 1978 de la luna de Plutón , Caronte , se hizo posible medir la masa de Plutón con precisión y determinar que era mucho más pequeño que las estimaciones iniciales. [8] Era aproximadamente una vigésima parte de la masa de Mercurio, lo que convirtió a Plutón en el planeta más pequeño con diferencia. Aunque todavía era más de diez veces más masivo que el objeto más grande del cinturón de asteroides , Ceres, tenía solo una quinta parte de la masa de la Luna de la Tierra . [9] Además, al tener algunas características inusuales, como una gran excentricidad orbital y una alta inclinación orbital , se hizo evidente que era un tipo de cuerpo diferente de cualquiera de los otros planetas. [10]

En la década de 1990, los astrónomos comenzaron a encontrar objetos en la misma región del espacio que Plutón (ahora conocido como el cinturón de Kuiper ), y algunos incluso más alejados. [11] Muchos de estos compartían varias de las características orbitales clave de Plutón, y Plutón comenzó a ser visto como el miembro más grande de una nueva clase de objetos, los plutinos . Se hizo evidente que o bien el más grande de estos cuerpos también tendría que ser clasificado como planetas, o Plutón tendría que ser reclasificado, de forma similar a lo que se había reclasificado a Ceres después del descubrimiento de asteroides adicionales. [12] Esto llevó a algunos astrónomos a dejar de referirse a Plutón como un planeta. Varios términos, incluidos subplaneta y planetoide , comenzaron a usarse para los cuerpos ahora conocidos como planetas enanos. [13] [14] Los astrónomos también confiaban en que se descubrirían más objetos tan grandes como Plutón, y el número de planetas comenzaría a crecer rápidamente si Plutón permaneciera clasificado como planeta. [15]

Eris (conocido entonces como 2003 UB 313 ) fue descubierto en enero de 2005; [16] se pensaba que era ligeramente más grande que Plutón, y algunos informes se referían a él informalmente como el décimo planeta . [17] Como consecuencia, el tema se convirtió en un tema de intenso debate durante la Asamblea General de la IAU en agosto de 2006. [18] El borrador inicial de la propuesta de la IAU incluía a Caronte, Eris y Ceres en la lista de planetas. Después de que muchos astrónomos objetaran esta propuesta, los astrónomos uruguayos Julio Ángel Fernández y Gonzalo Tancredi elaboraron una alternativa : propusieron una categoría intermedia para objetos lo suficientemente grandes como para ser redondos pero que no habían limpiado sus órbitas de planetesimales . Además de eliminar a Caronte de la lista, la nueva propuesta también eliminó a Plutón, Ceres y Eris, porque no han limpiado sus órbitas. [19]

Aunque se plantearon preocupaciones sobre la clasificación de los planetas que orbitan otras estrellas, [20] el asunto no se resolvió; se propuso en cambio decidir esto solo cuando se comiencen a observar objetos del tamaño de planetas enanos. [19]

Inmediatamente después de que la UAI definiera los planetas enanos, algunos científicos expresaron su desacuerdo con la resolución de la UAI. [21] Las campañas incluyeron calcomanías en los parachoques de los automóviles y camisetas. [22] Mike Brown (el descubridor de Eris) está de acuerdo con la reducción del número de planetas a ocho. [23]

La NASA anunció en 2006 que utilizaría las nuevas directrices establecidas por la IAU. [24] Alan Stern , el director de la misión de la NASA a Plutón , rechaza la actual definición de planeta de la IAU, tanto en términos de definir a los planetas enanos como algo distinto a un tipo de planeta, como en el uso de características orbitales (en lugar de características intrínsecas) de los objetos para definirlos como planetas enanos. [25] Así, en 2011, todavía se refería a Plutón como un planeta, [26] y aceptaba otros probables planetas enanos como Ceres y Eris, así como las lunas más grandes , como planetas adicionales. [27] Varios años antes de la definición de la IAU, utilizó características orbitales para separar los "überplanetas" (los ocho dominantes) de los "unterplanetas" (los planetas enanos), considerando a ambos tipos "planetas". [28]

Nombre

Diagrama de Euler que muestra la concepción del Comité Ejecutivo de la UAI sobre los tipos de cuerpos del Sistema Solar (excepto el Sol)

Los nombres para los cuerpos subplanetarios de gran tamaño incluyen planeta enano , planetoide (término más general), mesoplaneta (usado de manera restringida para tamaños entre Mercurio y Ceres), cuasiplaneta y (en la región transneptuniana) plutoide . Sin embargo, el término planeta enano se acuñó originalmente como un término para los planetas más pequeños, no para los subplanetas más grandes, y muchos astrónomos planetarios aún lo usan de esa manera.

Alan Stern acuñó el término planeta enano , análogo al término estrella enana , como parte de una clasificación triple de planetas, y él y muchos de sus colegas continúan clasificando a los planetas enanos como una clase de planetas. La UAI decidió que los planetas enanos no deben considerarse planetas, pero mantuvo el término de Stern para ellos. Otros términos para la definición de la UAI de los cuerpos subplanetarios más grandes que no tienen connotaciones o usos tan conflictivos incluyen cuasiplaneta [29] y el término más antiguo planetoide ("que tiene la forma de un planeta"). [30] Michael E. Brown afirmó que planetoide es "una palabra perfectamente buena" que se ha utilizado para estos cuerpos durante años, y que el uso del término planeta enano para un no planeta es "tonto", pero que fue motivado por un intento de la sesión plenaria de la división III de la UAI de restablecer a Plutón como planeta en una segunda resolución. [31] De hecho, el borrador de la Resolución 5A había llamado planetoides a estos cuerpos medianos, [32] [33] pero la sesión plenaria votó por unanimidad cambiar el nombre a planeta enano. [2] La segunda resolución, 5B, definió a los planetas enanos como un subtipo de planeta , como Stern había pretendido originalmente, distinguido de los otros ocho que debían llamarse "planetas clásicos". Bajo este arreglo, los doce planetas de la propuesta rechazada debían conservarse en una distinción entre ocho planetas clásicos y cuatro planetas enanos . La Resolución 5B fue derrotada en la misma sesión en que se aprobó la 5A. [31] Debido a la inconsistencia semántica de que un planeta enano no es un planeta debido al fracaso de la Resolución 5B, se discutieron términos alternativos como nanoplaneta y subplaneta , pero no hubo consenso entre la CSBN para cambiarlo. [34]

En la mayoría de los idiomas se han creado términos equivalentes traduciendo planeta enano más o menos literalmente: francés planète naine , español planeta enano , alemán Zwergplanet , ruso karlikovaya planeta ( карликовая планета ), árabe kaukab qazm ( كوكب قزم ), chino ǎixíngxīng (矮).行星), waesohangseong coreano ( 왜소행성 / 矮小行星) o waehangseong ( 왜행성 / 矮行星), pero en japonés se les llama junwakusei (準惑星), que significa "cuasi-planetas" o "peneplanetas" (pene- que significa "casi")

La Resolución 6a de la UAI de 2006 [35] reconoce a Plutón como "el prototipo de una nueva categoría de objetos transneptunianos". El nombre y la naturaleza precisa de esta categoría no se especificaron, sino que se dejó que la UAI los estableciera en una fecha posterior; en el debate que condujo a la resolución, los miembros de la categoría fueron denominados de diversas formas: plutones y objetos plutonianos , pero ninguno de los nombres se mantuvo, tal vez debido a las objeciones de los geólogos de que esto crearía confusión con su plutón . [2]

El 11 de junio de 2008, el Comité Ejecutivo de la UAI anunció un nuevo término, plutoide , y una definición: todos los planetas enanos transneptunianos son plutoides. [36] Otros departamentos de la UAI han rechazado el término:

...en parte debido a un error de comunicación por correo electrónico, el WG-PSN [Grupo de Trabajo para la Nomenclatura de Sistemas Planetarios] no participó en la elección de la palabra plutoide... De hecho, una votación realizada por el WG-PSN posterior a la reunión del Comité Ejecutivo rechazó el uso de ese término específico..." [34]

La categoría de "plutoide" capturó una distinción anterior entre el "enano terrestre" Ceres y los "enanos de hielo" del sistema solar exterior, [37] parte de una concepción de una división triple del sistema solar en planetas terrestres interiores , planetas gigantes centrales y enanos de hielo exteriores , de los cuales Plutón era el miembro principal. [38] "Enano de hielo" también se usó como un término general para todos los planetas menores transneptunianos , o para los asteroides de hielo del sistema solar exterior; una definición intentada fue que un enano de hielo "es más grande que el núcleo de un cometa normal y más helado que un asteroide típico". [39]

Desde la misión Dawn , se ha reconocido que Ceres es un cuerpo geológicamente helado que puede haberse originado en el Sistema Solar exterior. [40] [41] Desde entonces, también se ha llamado a Ceres un enano de hielo. [42]

Criterios

La categoría de planeta enano surgió de un conflicto entre ideas dinámicas y geofísicas sobre cuál sería una concepción útil de un planeta. En términos de la dinámica del Sistema Solar, la principal distinción es entre los cuerpos que dominan gravitacionalmente su vecindario (desde Mercurio hasta Neptuno) y los que no lo hacen (como los asteroides y los objetos del cinturón de Kuiper). Un cuerpo celeste puede tener una geología dinámica (planetaria) con aproximadamente la masa requerida para que su manto se vuelva plástico bajo su propio peso, lo que hace que el cuerpo adquiera una forma redonda. Debido a que esto requiere una masa mucho menor que la que domina gravitacionalmente la región del espacio cerca de su órbita, existe una población de objetos que son lo suficientemente masivos como para tener una apariencia similar a la de un mundo y una geología planetaria, pero no lo suficientemente masivos como para despejar su vecindario. Algunos ejemplos son Ceres en el cinturón de asteroides y Plutón en el cinturón de Kuiper. [46]

Los dinamistas suelen preferir utilizar la dominancia gravitacional como umbral para la condición de planeta, porque desde su perspectiva los cuerpos más pequeños se agrupan mejor con sus vecinos, por ejemplo, Ceres como simplemente un gran asteroide y Plutón como un gran objeto del cinturón de Kuiper. [47] [48] Los geocientíficos suelen preferir la redondez como umbral, porque desde su perspectiva la geología impulsada internamente de un cuerpo como Ceres lo hace más similar a un planeta clásico como Marte, que a un pequeño asteroide que carece de geología impulsada internamente. Esto hizo necesaria la creación de la categoría de planetas enanos para describir esta clase intermedia. [46]

Dominancia orbital

Alan Stern y Harold F. Levison introdujeron un parámetro Λ ( lambda mayúscula ) en 2000, que expresa la probabilidad de un encuentro que resulte en una desviación dada de la órbita. [28] El valor de este parámetro en el modelo de Stern es proporcional al cuadrado de la masa e inversamente proporcional al período. Este valor se puede utilizar para estimar la capacidad de un cuerpo para despejar la vecindad de su órbita, donde  Λ > 1  eventualmente la despejará. Se encontró una brecha de cinco órdenes de magnitud en Λ entre los planetas terrestres más pequeños y los asteroides y objetos más grandes del cinturón de Kuiper. [43]

Utilizando este parámetro, Steven Soter y otros astrónomos argumentaron a favor de una distinción entre planetas y planetas enanos basándose en la incapacidad de estos últimos de "limpiar el vecindario alrededor de sus órbitas": los planetas son capaces de eliminar cuerpos más pequeños cerca de sus órbitas por colisión, captura o perturbación gravitacional (o establecer resonancias orbitales que eviten colisiones), mientras que los planetas enanos carecen de la masa para hacerlo. [28] Soter pasó a proponer un parámetro que llamó el discriminante planetario , designado con el símbolo µ ( mu ), que representa una medida experimental del grado real de limpieza de la zona orbital (donde µ se calcula dividiendo la masa del cuerpo candidato por la masa total de los otros objetos que comparten su zona orbital), donde µ > 100  se considera que está limpia. [43]  

Jean-Luc Margot refinó el concepto de Stern y Levison para producir un parámetro similar Π ( Pi mayúscula ). [45] Se basa en la teoría, evitando los datos empíricos utilizados por Λ .  Π > 1  indica un planeta, y nuevamente hay una brecha de varios órdenes de magnitud entre planetas y planetas enanos.

Existen otros esquemas que intentan diferenciar entre planetas y planetas enanos, [21] pero la definición de 2006 utiliza este concepto. [2]

Equilibrio hidrostático

Masas comparativas de los planetas enanos más probables, con Caronte como referencia. La unidad de masa es ~1021 kg. Eris y Plutón dominan. Se excluye a Sedna , que no se ha medido , pero es probable que sea del orden de Ceres. La Luna, en cambio, mide 73,5×1021 , cuatro veces más masivo que Eris.

Una presión interna suficiente, causada por la gravedad del cuerpo, convertirá a un cuerpo en plástico , y una plasticidad suficiente permitirá que las elevaciones altas se hundan y los huecos se llenen, un proceso conocido como relajación gravitacional. Los cuerpos más pequeños que unos pocos kilómetros están dominados por fuerzas no gravitacionales y tienden a tener una forma irregular y pueden ser montones de escombros. Los objetos más grandes, donde la gravedad es significativa pero no dominante, tienen forma de papa; cuanto más masivo es el cuerpo, mayor es su presión interna, más sólido es y más redondeada su forma, hasta que la presión es suficiente para superar su resistencia a la compresión y alcanza el equilibrio hidrostático . Entonces, un cuerpo es tan redondo como es posible ser, dada su rotación y los efectos de las mareas, y tiene forma de elipsoide . Este es el límite definitorio de un planeta enano. [49]

Si un objeto está en equilibrio hidrostático, una capa global de líquido sobre su superficie formaría una superficie de la misma forma que el cuerpo, aparte de características superficiales de pequeña escala como cráteres y fisuras. El cuerpo tendrá una forma esférica si no gira y una elipsoidal si lo hace. Cuanto más rápido gira, más achatado o incluso escaleno se vuelve. Si un cuerpo giratorio de este tipo se calentara hasta que se derritiera, su forma no cambiaría. El ejemplo extremo de un cuerpo que puede ser escaleno debido a la rotación rápida es Haumea , que tiene el doble de longitud en su eje mayor que en los polos. Si el cuerpo tiene un compañero masivo cercano, entonces las fuerzas de marea desaceleran gradualmente su rotación hasta que está bloqueado por mareas; es decir, siempre presenta la misma cara a su compañero. Los cuerpos bloqueados por mareas también son escalenos, aunque a veces solo un poco. La Luna de la Tierra está bloqueada por mareas, al igual que todos los satélites redondeados de los gigantes gaseosos. Plutón y Caronte están bloqueados por mareas entre sí, al igual que Eris y Dysnomia , y probablemente también Orco y Vanth .

No existen límites específicos de tamaño o masa para los planetas enanos, ya que no son características definitorias. No hay un límite superior claro: un objeto muy alejado del Sistema Solar que sea más masivo que Mercurio podría no haber tenido tiempo de salir de su vecindario, y un cuerpo así encajaría en la definición de planeta enano en lugar de planeta. De hecho, Mike Brown se propuso encontrar un objeto así. [50] El límite inferior está determinado por los requisitos de alcanzar y mantener el equilibrio hidrostático, pero el tamaño o la masa con la que un objeto alcanza y mantiene el equilibrio depende de su composición e historial térmico, no simplemente de su masa. Una sección de preguntas y respuestas de un comunicado de prensa de la UAI de 2006 [51] estimó que los objetos con masa superior a0,5 × 10 21  kg y un radio mayor de 400 km estarían "normalmente" en equilibrio hidrostático ( la forma... normalmente estaría determinada por la autogravedad ), pero todos los casos límite tendrían que determinarse mediante la observación . [51] Esto está cerca de lo que a partir de 2019 se cree que es aproximadamente el límite para los objetos más allá de Neptuno que son cuerpos sólidos completamente compactos, con Salacia ( r =423 ± 11 km , metros (0,492 ± 0,007) × 10 21  kg ) es un caso límite tanto para las expectativas de preguntas y respuestas de 2006 como en evaluaciones más recientes, y Orcus está justo por encima del límite esperado. [52] Ningún otro cuerpo con una masa medida está cerca del límite de masa esperado, aunque varios sin una masa medida se acercan al límite de tamaño esperado.

Población de planetas enanos

Ilustración de los tamaños relativos, albedos y colores de algunos de los objetos transneptunianos más grandes.

Aunque la definición de planeta enano es clara, la evidencia sobre si un objeto transneptuniano dado es lo suficientemente grande y maleable como para ser moldeado por su propio campo gravitatorio no suele ser concluyente. También hay preguntas pendientes relacionadas con la interpretación del criterio de la UAI en ciertos casos. En consecuencia, el número de TNO conformados actualmente que cumplen el criterio de equilibrio hidrostático es incierto.

Los tres objetos que se consideraron durante los debates que llevaron a la aceptación de la categoría de planeta enano por parte de la UAI en 2006 –Ceres, Plutón y Eris– son generalmente aceptados como planetas enanos, incluso por aquellos astrónomos que siguen clasificándolos como planetas. Sólo uno de ellos –Plutón– ha sido observado con suficiente detalle como para verificar que su forma actual se ajusta a lo que se esperaría del equilibrio hidrostático. [53] Ceres está cerca del equilibrio, pero algunas anomalías gravitacionales siguen sin explicación. [54] Generalmente se supone que Eris es un planeta enano porque es más masivo que Plutón.

En orden de descubrimiento, estos tres cuerpos son:

  1. Ceres – descubierto el 1 de enero de 1801 y anunciado el 24 de enero, 45 años antes que Neptuno . Considerado un planeta durante medio siglo antes de ser reclasificado como asteroide. Considerado un planeta enano por la UAI desde la adopción de la Resolución 5A el 24 de agosto de 2006.
  2. Plutón : descubierto el 18 de febrero de 1930 y anunciado el 13 de marzo. Considerado un planeta durante 76 años. Reclasificado explícitamente como planeta enano por la UAI con la Resolución 6A el 24 de agosto de 2006. [55] Cinco lunas conocidas.
  3. Eris ( 2003 UB 313 ): descubierto el 5 de enero de 2005 y anunciado el 29 de julio. En los medios de comunicación se lo denomina el « décimo planeta ». La UAI lo considera un planeta enano desde la adopción de la Resolución 5A el 24 de agosto de 2006 y el comité de denominación de planetas enanos de la UAI lo nombró el 13 de septiembre de ese año. Tiene una luna conocida.

La UAI sólo estableció directrices sobre qué comité supervisaría la denominación de los probables planetas enanos: cualquier objeto transneptuniano sin nombre con una magnitud absoluta más brillante que +1 (y por lo tanto un diámetro mínimo de 838 km con un albedo geométrico máximo de 1) [56] debía ser nombrado por un comité conjunto formado por el Centro de Planetas Menores y el grupo de trabajo planetario de la UAI. [36] En ese momento (y todavía a partir de 2023), los únicos cuerpos que cumplían con este umbral eran Haumea y Makemake . En general, se supone que estos cuerpos son planetas enanos, aunque aún no se ha demostrado que estén en equilibrio hidrostático, y hay cierto desacuerdo en el caso de Haumea: [57] [58]

  1. Haumea ( 2003 EL 61 ): descubierto por Brown et al. el 28 de diciembre de 2004 y anunciado por Ortiz et al. el 27 de julio de 2005. Nombrado por el comité de nombres de planetas enanos de la IAU el 17 de septiembre de 2008. Se conocen dos lunas y un anillo.
  2. Makemake ( 2005 FY 9 ): descubierto el 31 de marzo de 2005 y anunciado el 29 de julio. Nombrado por el comité de nombres de planetas enanos de la IAU el 11 de julio de 2008. Una luna conocida.

Estos cinco cuerpos –los tres considerados en 2006 (Plutón, Ceres y Eris) más los dos nombrados en 2008 (Haumea y Makemake)– se presentan comúnmente como los planetas enanos del Sistema Solar, aunque el factor limitante (albedo) no es lo que define a un objeto como un planeta enano. [59]

La comunidad astronómica también suele referirse a otros TNO más grandes como planetas enanos. [60] Al menos cuatro cuerpos adicionales cumplen los criterios preliminares de Brown, de Tancredi et al., de Grundy et al. y de Emery et al. para identificar planetas enanos, y los astrónomos generalmente también los llaman planetas enanos:

  1. Quaoar ( 2002 LM 60 ): descubierto el 5 de junio de 2002 y anunciado el 7 de octubre de ese año. Se conocen una luna y dos anillos.
  2. Sedna ( 2003 VB 12 ): descubierto el 14 de noviembre de 2003 y anunciado el 15 de marzo de 2004.
  3. Orcus ( 2004 DW ): descubierto el 17 de febrero de 2004 y anunciado dos días después. Se conoce una luna.
  4. Gonggong ( 2007 OR 10 ): descubierto el 17 de julio de 2007 y anunciado en enero de 2009. Una luna conocida.

Por ejemplo, el JPL/NASA llamó a Gonggong un planeta enano después de observaciones en 2016, [61] y Simon Porter del Southwest Research Institute habló de "los ocho grandes planetas enanos [TNO]" en 2018, refiriéndose a Plutón, Eris, Haumea, Makemake, Gonggong, Quaoar , Sedna y Orcus . [62] La propia IAU ha llamado a Quaoar un planeta enano en un informe anual 2022-2023. [63]

Se han propuesto más cuerpos, como Salacia y (307261) 2002 MS 4 por Brown; Varuna e Ixion por Tancredi et al., y (532037) 2013 FY 27 por Sheppard et al. [64] La mayoría de los cuerpos más grandes tienen lunas, lo que permite determinar su masa y, por lo tanto, su densidad, lo que informa las estimaciones de si podrían ser planetas enanos. Los TNO más grandes que no se sabe que tengan lunas son Sedna, (307261) 2002 MS 4 , (55565) 2002 AW 197 e Ixion. En particular, Salacia tiene una masa y un diámetro conocidos, lo que lo convierte en un caso límite según las preguntas y respuestas de 2006 de la IAU.

  1. Salacia ( 2004 SB 60 ): descubierta el 22 de septiembre de 2004. Una luna conocida.

En el momento en que se nombraron Makemake y Haumea, se pensaba que los objetos transneptunianos (TNO) con núcleos helados requerirían un diámetro de solo unos 400 km (250 mi), o el 3% del tamaño de la Tierra (el tamaño de las lunas Mimas , la luna más pequeña que es redonda, y Proteus , la más grande que no lo es) para relajarse en equilibrio gravitacional. [65] Los investigadores pensaron que el número de tales cuerpos podría ser de alrededor de 200 en el cinturón de Kuiper , con miles más más allá. [65] [66] [67] Esta fue una de las razones (manteniendo la lista de 'planetas' en un número razonable) por la que Plutón fue reclasificado en primer lugar. La investigación desde entonces ha puesto en duda la idea de que cuerpos tan pequeños podrían haber alcanzado o mantenido el equilibrio en las condiciones típicas del cinturón de Kuiper y más allá.

Los astrónomos individuales han reconocido una serie de objetos como planetas enanos o con probabilidades de resultar ser planetas enanos. En 2008, Tancredi et al. recomendaron a la IAU que aceptara oficialmente a Orcus, Sedna y Quaoar como planetas enanos (Gonggong aún no se conocía), aunque la IAU no abordó el tema entonces y no lo ha hecho desde entonces. Tancredi también consideró que los cinco TNO Varuna , Ixion , 2003 AZ 84 , 2004 GV 9 y 2002 AW 197 también eran muy probablemente planetas enanos. [68] Desde 2011, Brown ha mantenido una lista de cientos de objetos candidatos, que van desde planetas enanos "casi seguros" a "posibles", basándose únicamente en el tamaño estimado. [69] Al 13 de septiembre de 2019, la lista de Brown identifica diez objetos transneptunianos con diámetros que entonces se pensaba que eran mayores de 900 km (los cuatro nombrados por la IAU más Gonggong , Quaoar , Sedna , Orcus , (307261) 2002 MS 4 y Salacia ) como "casi seguros" de ser planetas enanos, y otros 16, con diámetros mayores de 600 km, como "altamente probables". [66] En particular, Gonggong puede tener un diámetro mayor (1230 ± 50 km ) que la luna redonda de Plutón, Caronte (1212 km).

Pero en 2019 Grundy et al. propusieron, basándose en sus estudios de Gǃkúnǁʼhòmdímà , que los cuerpos oscuros de baja densidad de menos de unos 900–1000 km de diámetro, como Salacia y Varda , nunca colapsaron completamente en cuerpos planetarios sólidos y conservaron la porosidad interna de su formación (en cuyo caso no podrían ser planetas enanos). Aceptan que Orcus y Quaoar, más brillantes (albedo > ≈0,2) [70] o más densos (> ≈1,4 g/cc), probablemente eran completamente sólidos: [52]

Orcus y Caronte probablemente se fundieron y diferenciaron, considerando sus mayores densidades y espectros que indican superficies hechas de hielo de H 2 O relativamente limpio. Pero los albedos y densidades más bajos de Gǃkúnǁʼhòmdímà , 55637 , Varda y Salacia sugieren que nunca se diferenciaron, o si lo hicieron, fue solo en sus interiores profundos, no una fusión y vuelco completos que involucraron la superficie. Sus superficies podrían permanecer bastante frías y sin comprimir incluso cuando el interior se calienta y colapsa. La liberación de volátiles podría ayudar aún más a transportar calor fuera de sus interiores, limitando la extensión de su colapso interno. Un objeto con una superficie fría y relativamente prístina y un interior parcialmente colapsado debería exhibir una geología de superficie muy distintiva, con abundantes fallas de empuje indicativas de la reducción en el área de superficie total a medida que el interior se comprime y encoge. [52]

Posteriormente se descubrió que Salacia tenía una densidad algo mayor, comparable dentro de ciertas incertidumbres a la de Orcus, aunque aún con una superficie muy oscura. A pesar de esta determinación, Grundy et al. lo calificaron de "tamaño de planeta enano", mientras que Orcus era un planeta enano. [71] Estudios posteriores sobre Varda sugieren que su densidad también puede ser alta, aunque no se puede descartar una densidad baja. [72]

En 2023, Emery et al. escribieron que la espectroscopia de infrarrojo cercano realizada por el telescopio espacial James Webb (JWST) en 2022 sugiere que Sedna, Gonggong y Quaoar experimentaron fusión interna, diferenciación y evolución química, como los planetas enanos más grandes Plutón, Eris, Haumea y Makemake, pero a diferencia de "todos los KBO más pequeños". Esto se debe a que hay hidrocarburos ligeros presentes en sus superficies (por ejemplo, etano , acetileno y etileno ), lo que implica que el metano se reabastece continuamente y que el metano probablemente provendría de la geoquímica interna. Por otro lado, las superficies de Sedna, Gonggong y Quaoar tienen bajas abundancias de CO y CO 2 , similar a Plutón, Eris y Makemake, pero en contraste con los cuerpos más pequeños. Esto sugiere que el umbral para ser considerado un planeta enano en la región transneptuniana es un diámetro de ~900 km (incluyendo así solo a Plutón, Eris, Haumea, Makemake, Gonggong, Quaoar, Orcus y Sedna), y que incluso Salacia puede no ser un planeta enano. [73] Un estudio de 2023 de (307261) 2002 MS 4 muestra que probablemente tiene un cráter extremadamente grande, cuya profundidad ocupa el 5,7% de su diámetro: esto es proporcionalmente más grande que el cráter Rheasilvia en Vesta, que es la razón por la que Vesta no suele considerarse un planeta enano en la actualidad. [74]

En 2024, Kiss et al. descubrieron que Quaoar tiene una forma elipsoidal incompatible con el equilibrio hidrostático para su giro actual. Plantearon la hipótesis de que Quaoar originalmente tenía una rotación rápida y estaba en equilibrio hidrostático, pero que su forma se "congeló" y no cambió a medida que giraba hacia abajo debido a las fuerzas de marea de su luna Weywot . [75] De ser así, esto se parecería a la situación de la luna de Saturno, Japeto , que es demasiado achatada para su giro actual. [76] [77] No obstante , Japeto generalmente todavía se considera una luna de masa planetaria , [46] aunque no siempre. [78]

Lo más probable es que sean planetas enanos

Brown, Tancredi et al., Grundy et al. y Emery et al. coinciden en que los objetos transneptunianos de las siguientes tablas, excepto Salacia, son probablemente planetas enanos o próximos a serlo. Salacia ha sido incluido como el TNO más grande que no se acepta generalmente como planeta enano; es un cuerpo límite según muchos criterios y, por lo tanto, está en cursiva. Caronte, una luna de Plutón que fue propuesta como planeta enano por la IAU en 2006, está incluida para comparación. Aquellos objetos que tienen una magnitud absoluta mayor que +1, y por lo tanto cumplen con el umbral del comité conjunto de denominación de planetas y planetas menores de la IAU, están resaltados, al igual que Ceres, que la IAU ha asumido que es un planeta enano desde que debatieron el concepto por primera vez.

Se enumeran las masas de los planetas enanos dados para sus sistemas (si tienen satélites), con excepciones para Plutón y Orcus.

Símbolos

Ceres⚳[79] y Plutón♇[80] recibieron símbolos planetarios, ya que se los consideraba planetas cuando fueron descubiertos. Cuando se descubrieron los demás, los símbolos planetarios habían caído en desuso entre los astrónomos. Unicode incluye símbolos para Quaoar🝾, Sedna⯲, Orco🝿, Haumea🝻, Eris⯰, Hacerhacer🝼, y Gonggong🝽que son utilizados principalmente por astrólogos: fueron ideados por Denis Moskowitz, un ingeniero de software en Massachusetts. [81] [82] [83] La NASA ha utilizado sus símbolos de Haumea, Eris y Makemake, así como el símbolo astrológico tradicional de Plutón.⯓[84] cuando se refieren a él como un planeta enano. [82] Se han propuesto símbolos para los siguientes candidatos nombrados más grandes, pero no tienen un uso consistente entre los astrólogos. [82] La propuesta Unicode para Quaoar, Orcus, Haumea, Makemake y Gonggong menciona los siguientes símbolos para objetos nombrados de más de 600 km de diámetro: Salacia, Varda, Ixión, Gǃkúnǁʼhòmdímày Varuna. [82]

Exploración

El planeta enano Ceres, fotografiado por la sonda espacial Dawn de la NASA

Hasta 2024, solo dos misiones han tenido como objetivo y explorado planetas enanos de cerca. El 6 de marzo de 2015, la sonda espacial Dawn entró en órbita alrededor de Ceres , convirtiéndose en la primera nave espacial en visitar un planeta enano. [85] El 14 de julio de 2015, la sonda espacial New Horizons sobrevoló Plutón y sus cinco lunas.

Ceres muestra evidencias de una geología activa, como depósitos de sal y criovolcanes , mientras que Plutón tiene montañas de hielo de agua a la deriva en glaciares de hielo de nitrógeno, así como una atmósfera significativa. Es evidente que Ceres tiene salmuera percolando a través de su subsuelo, mientras que hay evidencia de que Plutón tiene un océano subterráneo real.

Dawn había orbitado previamente el asteroide Vesta. La luna de Saturno, Febe, ha sido fotografiada por Cassini y antes por la Voyager 2, que también se topó con la luna de Neptuno, Tritón . Los tres cuerpos muestran evidencia de haber sido planetas enanos en el pasado, y su exploración ayuda a aclarar la evolución de los planetas enanos.

New Horizons ha capturado imágenes distantes de Tritón, Quaoar, Haumea, Eris y Makemake, así como de los candidatos más pequeños Ixion, 2002 MS 4 y 2014 OE 394. [86] Se ha propuesto que una de las dos sondas Shensuo de la Administración Espacial Nacional de China visite Quaoar en 2040. [ 87]

Objetos similares

Existen varios cuerpos que se parecen físicamente a los planetas enanos. Entre ellos se encuentran antiguos planetas enanos, que aún pueden tener una forma de equilibrio o evidencia de geología activa; lunas de masa planetaria, que cumplen con la definición física pero no con la orbital de planeta enano; y Caronte, en el sistema Plutón-Caronte, que podría ser un planeta enano binario. Las categorías pueden superponerse: Tritón, por ejemplo, es a la vez un antiguo planeta enano y una luna de masa planetaria.

Antiguos planetas enanos

Mosaico monocromático de Tritón, a partir de imágenes tomadas por la Voyager 2. Se cree que Tritón es un planeta enano capturado.

Vesta , el siguiente cuerpo más masivo en el cinturón de asteroides después de Ceres, alguna vez estuvo en equilibrio hidrostático y es aproximadamente esferoidal, desviándose principalmente debido a los impactos masivos que formaron los cráteres Rheasilvia y Veneneia después de que se solidificó. [88] Sus dimensiones no son consistentes con que actualmente esté en equilibrio hidrostático . [89] [90] Tritón es más masivo que Eris o Plutón, tiene una forma de equilibrio y se cree que es un planeta enano capturado (probablemente un miembro de un sistema binario), pero ya no orbita directamente alrededor del sol. [91] Febe es un centauro capturado que, como Vesta, ya no está en equilibrio hidrostático, pero se cree que lo estuvo al principio de su historia debido al calentamiento radiogénico . [92]

Lunas de masa planetaria

Al menos diecinueve lunas tienen forma de equilibrio por haberse relajado bajo la gravedad propia en algún momento, aunque algunas se han congelado desde entonces y ya no están en equilibrio. Siete son más masivas que Eris o Plutón. Estas lunas no son físicamente distintas de los planetas enanos, pero no encajan en la definición de la UAI porque no orbitan directamente alrededor del Sol. (De hecho, la luna de Neptuno, Tritón, es un planeta enano capturado, y Ceres se formó en la misma región del Sistema Solar que las lunas de Júpiter y Saturno). Alan Stern llama a las lunas de masa planetaria " planetas satélites ", una de las tres categorías de planetas, junto con los planetas enanos y los planetas clásicos. [27] El término planemo ("objeto de masa planetaria") también cubre las tres poblaciones. [93]

Caronte

Ha habido cierto debate sobre si el sistema Plutón- Caronte debería considerarse un planeta enano doble . En un proyecto de resolución para la definición de planeta de la UAI , tanto Plutón como Caronte se consideraban planetas en un sistema binario. [20] [c] La UAI dice actualmente que Caronte no se considera un planeta enano sino más bien un satélite de Plutón, aunque la idea de que Caronte podría calificar como un planeta enano puede considerarse en una fecha posterior. [94] No obstante, ya no está claro que Caronte esté en equilibrio hidrostático. Además, la ubicación del baricentro depende no solo de las masas relativas de los cuerpos, sino también de la distancia entre ellos; el baricentro de la órbita Sol-Júpiter, por ejemplo, se encuentra fuera del Sol, pero no se consideran un objeto binario. Por lo tanto, debe establecerse una definición formal de lo que constituye un planeta binario (enano) antes de que Plutón y Caronte se definan formalmente como planetas enanos binarios.

Véase también

Notas

  1. ^ El criterio de equilibrio hidrostático de un planeta enano no se puede confirmar a menos que una nave espacial visite directamente el objeto.
  2. ^ Calculado utilizando la estimación mínima de 15 objetos en su región con al menos la masa de Sedna, según lo estimado por Schwamb, Brown y Rabinowitz (2009). [44]
  3. ^ La nota a pie de página en el texto original dice: "Para dos o más objetos que forman un sistema de objetos múltiples... Un objeto secundario que satisface estas condiciones, es decir, la masa y la forma, también se designa como planeta si el baricentro del sistema se encuentra fuera del primario. Los objetos secundarios que no satisfacen estos criterios son "satélites". Según esta definición, el compañero de Plutón, Caronte, es un planeta, lo que convierte a Plutón y Caronte en un planeta doble". [20]

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