Se desconoce el número de planetas enanos en el Sistema Solar . Se estima que hay 200 en el cinturón de Kuiper [1] y más de 10 000 en la región más allá. [2] Sin embargo, la consideración de las densidades sorprendentemente bajas de muchos objetos transneptunianos grandes, así como el análisis espectroscópico de sus superficies, sugiere que el número de planetas enanos puede ser mucho menor, tal vez solo nueve entre los cuerpos conocidos hasta ahora. [3] [4] La Unión Astronómica Internacional (UAI) define a los planetas enanos como aquellos en equilibrio hidrostático , y señala seis cuerpos en particular: Ceres en el Sistema Solar interior y cinco en la región transneptuniana: Plutón , Eris , Haumea , Makemake y Quaoar . [5] Solo se ha confirmado que Plutón y Ceres están en equilibrio hidrostático, debido a los resultados de las misiones New Horizons y Dawn . [6] Generalmente se asume que Eris es un planeta enano porque es similar en tamaño a Plutón e incluso más masivo. Haumea y Makemake fueron aceptados como planetas enanos por la IAU para propósitos de denominación y mantendrán sus nombres si resulta que no son planetas enanos. Los objetos transneptunianos más pequeños han sido llamados planetas enanos si parecen cuerpos sólidos, lo cual es un prerrequisito para el equilibrio hidrostático: los planetólogos generalmente incluyen al menos Gonggong , Orcus y Sedna . En la práctica, el requisito de equilibrio hidrostático a menudo se flexibiliza para incluir todos los objetos gravitacionalmente redondeados, incluso por la IAU, ya que de lo contrario incluso Mercurio no sería un planeta. Quaoar ha sido aceptado como planeta enano en un informe anual de 2022-2023.
Además de orbitar directamente alrededor del Sol, la característica que distingue a un planeta enano es que tiene "masa suficiente para que su propia gravedad supere las fuerzas de cuerpo rígido de modo que asuma una forma de equilibrio hidrostático ( casi redonda )". [7] [8] [9] Las observaciones actuales son generalmente insuficientes para una determinación directa de si un cuerpo cumple con esta definición. A menudo, las únicas pistas para los objetos transneptunianos (TNO) son una estimación burda de sus diámetros y albedos. Se ha demostrado que los satélites helados de hasta 1.500 km de diámetro no están en equilibrio, mientras que los objetos oscuros en el sistema solar exterior a menudo tienen densidades bajas que implican que ni siquiera son cuerpos sólidos, mucho menos planetas enanos controlados gravitacionalmente.
Ceres , que tiene una cantidad significativa de hielo en su composición, es el único planeta enano aceptado en el cinturón de asteroides , aunque hay anomalías inexplicables. [10] 4 Vesta , el segundo asteroide más masivo y uno que es basáltico en composición, parece tener un interior completamente diferenciado y, por lo tanto, estuvo en equilibrio en algún momento de su historia, pero ya no lo está en la actualidad. [11] El tercer objeto más masivo, 2 Pallas , tiene una superficie algo irregular y se cree que tiene solo un interior parcialmente diferenciado; también es menos helado que Ceres. Michael Brown ha estimado que, debido a que los objetos rocosos como Vesta son más rígidos que los objetos helados, los objetos rocosos por debajo de los 900 kilómetros (560 mi) de diámetro pueden no estar en equilibrio hidrostático y, por lo tanto, no ser planetas enanos. [1] Los dos asteroides helados más grandes del cinturón exterior, 10 Hygiea y 704 Interamnia, están cerca del equilibrio, pero en el caso de Hygiea esto puede ser el resultado de su disrupción y la reagregación de sus fragmentos, mientras que Interamnia está ahora algo alejado del equilibrio debido a los impactos. [10] [12]
Basándose en una comparación con las lunas heladas que han sido visitadas por naves espaciales, como Mimas (redonda de 400 km de diámetro) y Proteus (irregular de 410–440 km de diámetro), Brown estimó que un cuerpo helado se relaja en equilibrio hidrostático a un diámetro de entre 200 y 400 km. [1] Sin embargo, después de que Brown y Tancredi hicieran sus cálculos, una mejor determinación de sus formas mostró que Mimas y las otras lunas elipsoidales de tamaño medio de Saturno hasta al menos Jápeto (que, con 1.471 km de diámetro, es aproximadamente del mismo tamaño que Haumea y Makemake) ya no están en equilibrio hidrostático; también son más heladas de lo que probablemente sean los TNO. Tienen formas de equilibrio que se congelaron en su lugar hace algún tiempo, y no coinciden con las formas que tendrían los cuerpos en equilibrio a sus tasas de rotación actuales. [13] Así , Rea , con un diámetro de 1528 km, es el cuerpo más pequeño para el que las mediciones gravitacionales son consistentes con el equilibrio hidrostático actual. Ceres, con un diámetro de 950 km, está cerca del equilibrio, pero algunas desviaciones de la forma de equilibrio siguen sin explicarse. [14] Objetos mucho más grandes, como la luna de la Tierra y el planeta Mercurio, no están cerca del equilibrio hidrostático en la actualidad, [15] [16] [17] aunque la Luna está compuesta principalmente de roca de silicato y Mercurio de metal (en contraste con la mayoría de los candidatos a planeta enano, que son hielo y roca). Las lunas de Saturno pueden haber estado sujetas a una historia térmica que habría producido formas similares al equilibrio en cuerpos demasiado pequeños para que la gravedad sola lo hiciera. Por lo tanto, en la actualidad se desconoce si algún objeto transneptuniano más pequeño que Plutón y Eris está en equilibrio hidrostático. [3] No obstante, no importa en la práctica, porque la declaración precisa de equilibrio hidrostático en la definición se ignora universalmente en favor de la redondez y la solidez. [3] [18]
La mayoría de los TNO de tamaño mediano hasta aproximadamenteLos de 900 a 1000 km de diámetro tienen densidades significativamente más bajas (~ 1,0–1,2 g/ml ) que los cuerpos más grandes como Plutón (1,86 g/cm 3 ). Brown había especulado que esto se debía a su composición, que eran casi completamente helados. Sin embargo, Grundy et al. [3] señalan que no se conoce ningún mecanismo o vía evolutiva para que los cuerpos de tamaño medio sean helados mientras que los objetos más grandes y más pequeños son parcialmente rocosos. Demostraron que a las temperaturas predominantes del Cinturón de Kuiper, el hielo de agua es lo suficientemente fuerte como para soportar espacios interiores abiertos (intersticios) en objetos de este tamaño; concluyeron que los TNO de tamaño medio tienen densidades bajas por la misma razón que los objetos más pequeños: porque no se han compactado bajo la autogravedad en objetos completamente sólidos y, por lo tanto, el TNO típico más pequeño queEs poco probable que un planeta enano de entre 900 y 1000 km de diámetro (a la espera de otro mecanismo formativo).
En 2010, Gonzalo Tancredi presentó un informe a la UAI en el que evaluaba una lista de 46 candidatos transneptunianos para la categoría de planeta enano basándose en un análisis de la amplitud de la curva de luz y un cálculo de que el objeto tenía más de 450 kilómetros (280 millas) de diámetro. Se midieron algunos diámetros, algunos fueron estimaciones de mejor ajuste y otros utilizaron un albedo supuesto de 0,10 para calcular el diámetro. De estos, identificó 15 como planetas enanos según sus criterios (incluidos los 4 aceptados por la UAI), y se consideraron posibles otros 9. Para ser cauteloso, aconsejó a la UAI que aceptara "oficialmente" como planetas enanos a los tres primeros: Sedna, Orcus y Quaoar. [19] Aunque la UAI había anticipado las recomendaciones de Tancredi, a finales de 2023 solo se había aceptado a Quaoar.
Mike Brown considera que 130 cuerpos transneptunianos son "probablemente" planetas enanos, y los clasifica según su tamaño estimado. [20] No considera los asteroides, afirmando que "en el cinturón de asteroides, Ceres, con un diámetro de 900 km, es el único objeto lo suficientemente grande como para ser redondo". [20]
Los términos para los distintos grados de probabilidad los dividió en:
Además de los cinco objetos más antiguos aceptados por la IAU y Quaoar, la categoría "casi segura" incluye a Gonggong , Sedna , Orcus , 2002 MS 4 y Salacia . Cabe señalar que, aunque el sitio de Brown afirma que se actualiza a diario, estos objetos más grandes no se han actualizado desde fines de 2013 y, de hecho, las mejores estimaciones actuales de diámetro para Salacia y 2002 MS 4 son inferiores a 900 km. (Orcus está justo por encima del umbral). [21]
Grundy et al. proponen que los TNO oscuros y de baja densidad en el rango de tamaño de aproximadamenteLos cuerpos de entre 400 y 1000 km son de transición entre cuerpos más pequeños y porosos (y, por lo tanto, de baja densidad) y cuerpos planetarios más grandes, más densos, más brillantes y geológicamente diferenciados (como los planetas enanos). Los cuerpos de este rango de tamaño deberían haber comenzado a colapsar los espacios intersticiales que quedaron de su formación, pero no por completo, dejando algo de porosidad residual. [3]
Muchos TNO en el rango de tamaño de aproximadamenteEntre 400 y 1000 km tienen densidades extrañamente bajas, en el rango de aproximadamente1,0–1,2 g/cm 3 , que son sustancialmente menores que las de los planetas enanos como Plutón, Eris y Ceres, que tienen densidades más cercanas a 2. Brown ha sugerido que los cuerpos grandes de baja densidad deben estar compuestos casi en su totalidad de hielo de agua, ya que presumió que los cuerpos de este tamaño necesariamente serían sólidos. Sin embargo, esto deja sin explicar por qué los TNO tanto mayores de 1.000 km como menores de 400 km, y de hecho los cometas, están compuestos de una fracción sustancial de roca, dejando solo este rango de tamaño para ser principalmente helado. Los experimentos con hielo de agua a las presiones y temperaturas relevantes sugieren que podría permanecer una porosidad sustancial en este rango de tamaño, y es posible que agregar roca a la mezcla aumente aún más la resistencia a colapsar en un cuerpo sólido. Los cuerpos con porosidad interna restante de su formación podrían, en el mejor de los casos, estar parcialmente diferenciados, en sus interiores profundos (si un cuerpo hubiera comenzado a colapsar en un cuerpo sólido, debería haber evidencia en forma de sistemas de fallas de cuando su superficie se contrajo). Los albedos más altos de los cuerpos más grandes también son evidencia de una diferenciación completa, ya que presumiblemente dichos cuerpos fueron recubiertos con hielo de sus interiores. Grundy et al . [3] proponen, por lo tanto, que los cuerpos de tamaño mediano (< 1000 km), baja densidad (< 1,4 g/cm 3 ) y bajo albedo (< ~0,2) como Salacia , Varda , Gǃkúnǁʼhòmdímà y (55637) 2002 UX 25 no son cuerpos planetarios diferenciados como Orcus , Quaoar y Charon . El límite entre las dos poblaciones parecería estar en el rango de aproximadamente900–1000 km , aunque Grundy et al. también sugieren que600–700 km podrían constituir un límite superior para retener una porosidad significativa. [3]
Si Grundy et al. [3] están en lo cierto, entonces es probable que muy pocos cuerpos conocidos en el Sistema Solar exterior se hayan compactado hasta convertirse en cuerpos completamente sólidos y, por lo tanto, posiblemente se hayan convertido en planetas enanos en algún momento de su pasado o sigan siendo planetas enanos en la actualidad. Plutón-Caronte, Eris, Haumea, Gonggong, Makemake, Quaoar y Sedna son conocidos (Plutón) o candidatos fuertes (los demás). Orcus está nuevamente justo por encima del umbral en cuanto a tamaño, aunque es brillante.
Hay una serie de cuerpos más pequeños, cuyo diámetro se estima entre 700 y 900 km, de los cuales la mayoría no tiene suficiente información como para aplicar estos criterios. Todos ellos son oscuros, en su mayoría con albedos inferiores a 0,11, con la excepción del más brillante 2013 FY 27 (0,18), lo que sugiere que no son planetas enanos. Sin embargo, Salacia y Varda pueden ser lo suficientemente densos como para ser al menos sólidos. Si Salacia fuera esférica y tuviera el mismo albedo que su luna, tendría una densidad de entre 1,4 y 1,6 g/cm 3 , calculada unos meses después de la evaluación inicial de Grundy et al., aunque todavía un albedo de solo 0,04. [22] Varda podría tener una densidad más alta de 1,78 ± 0,06 g/cm 3 (una densidad más baja de 1,23 ± 0,04 g/cm 3 se consideró posible aunque menos probable), publicada el año después de la evaluación inicial de Grundy et al.; [23] su albedo de 0,10 es cercano al de Quaoar.
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 se fundieron y diferenciaron internamente y evolucionaron químicamente, 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 podría no ser un planeta enano. [4]
Las evaluaciones de la UAI, Tancredi et al., Brown y Grundy et al. para algunos de los posibles planetas enanos son las siguientes. Para la UAI, los criterios de aceptación fueron para fines de denominación; Quaoar fue llamado planeta enano en un informe anual de la UAI de 2022-2023. [24] Un comunicado de prensa de preguntas y respuestas de la UAI de 2006 fue más específico: estimó que los objetos con masa superior a5 × 10 20 kg y un diámetro mayor a 800 km (800 km de ancho) "normalmente" estarían en equilibrio hidrostático ("la forma... normalmente estaría determinada por la autogravedad"), pero "todos los casos límite necesitarían ser determinados por observación". [25] Esto se acerca a la sugerencia de Grundy et al. para el límite aproximado.
Varios de estos objetos aún no habían sido descubiertos cuando Tancredi et al. realizaron su análisis. El único criterio de Brown es el diámetro; acepta que muchos más son "muy probables" de ser planetas enanos, para lo cual su umbral es de 600 km (ver más abajo). Grundy et al. no determinaron qué cuerpos eran planetas enanos, sino cuáles no podían serlo.
marca objetos que no son lo suficientemente densos para ser cuerpos sólidos; a esto se agrega un signo de interrogación para los objetos cuyas densidades no se conocen (todos son oscuros, lo que sugiere que no son planetas enanos). Emery et al. sugieren que Sedna, Quaoar y Gonggong pasaron por fusión interna, diferenciación y evolución química como los planetas enanos más grandes, pero que todos los KBO más pequeños no lo hicieron. [4] La cuestión del equilibrio actual no se abordó; no obstante, generalmente no se toma en serio a pesar de estar en la definición. (Mercurio es redondo, pero se sabe que está fuera de equilibrio; [26] se lo considera universalmente como un planeta de acuerdo con la intención de la IAU y las definiciones geofísicas, en lugar de al pie de la letra). [18] Esto sería relevante para Quaoar, ya que en 2024, Kiss et al. encontraron que Quaoar tiene una forma elipsoidal incompatible con el equilibrio hidrostático para su giro actual. Ellos 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 . [27] Si es así, esto se parecería a la situación de la luna de Saturno , Jápeto , que es demasiado achatada para su giro actual. [28] [29] No obstante, Jápeto generalmente todavía se considera una luna de masa planetaria , [30] aunque no siempre. [31]
Se incluyen dos lunas para comparación: Tritón, formado como un TNO, y Caronte es más grande que algunos candidatos a planetas enanos.
Los siguientes objetos transneptunianos tienen diámetros medidos de al menos 600 kilómetros (370 millas) dentro de las incertidumbres de medición; este fue el umbral para ser considerado un planeta enano "altamente probable" en la evaluación inicial de Brown. Grundy et al. especularon que un diámetro de 600 km a 700 km podría representar "el límite superior para retener un espacio poroso interno sustancial", y que los objetos de alrededor de 900 km podrían tener interiores colapsados pero no diferenciarse completamente. [3] Los dos satélites de TNO que superan este umbral también se han incluido: la luna de Plutón, Caronte, y la luna de Eris, Dysnomia. La siguiente luna TNO más grande es la luna de Orcus, Vanth, a 1000 m ( 4000 pies) de altura.442,5 ± 10,2 km y una restricción deficiente(87 ± 8) × 10 18 kg , con un albedo de alrededor del 8%.
Se añade a Ceres, generalmente aceptado como un planeta enano, para fines de comparación. También se añade a Tritón, que se cree que fue un planeta enano en el cinturón de Kuiper antes de ser capturado por Neptuno.
Se han excluido los cuerpos con tamaños muy poco conocidos (por ejemplo, 2018 VG 18 "Farout"). Lo que complica la situación en el caso de los cuerpos poco conocidos es que un cuerpo que se supone que es un único objeto grande podría resultar ser un sistema binario o ternario de objetos más pequeños, como 2013 FY 27 o Lempo . Una ocultación de 2004 XR 190 ("Buffy") en 2021 encontró una cuerda de 560 km: si el cuerpo es aproximadamente esférico, es probable que el diámetro sea mayor de 560 km, pero si es alargado, el diámetro medio puede ser menor. Las explicaciones y fuentes de las masas y diámetros medidos se pueden encontrar en los artículos correspondientes vinculados en la columna "Designación" de la tabla.
Todas estas categorías están sujetas a cambios en función de más evidencia.
En el caso de los objetos sin un tamaño o una masa medidos, los tamaños solo se pueden estimar suponiendo un albedo. Se cree que la mayoría de los objetos subenanos son oscuros, porque no han sido resurgidos; esto significa que también son relativamente grandes para sus magnitudes. A continuación se muestra una tabla para los albedos supuestos entre el 4 % (el albedo de Salacia) y el 20 % (un valor por encima del cual sugiere que han resurgido), y los tamaños que los objetos de esos albedos deberían tener (si son redondos) para producir la magnitud absoluta observada. Los fondos son azules para >900 km y verde azulado para >600 km.
Hoy sabemos de más de una docena de planetas enanos en el sistema solar [y] se estima que el número final de planetas enanos que descubriremos en el cinturón de Kuiper y más allá puede superar los 10.000.
