Posiciones de objetos conocidos del Sistema Solar exterior. Los centauros orbitan generalmente hacia el interior del cinturón de Kuiper y fuera de los troyanos de Júpiter . (escala en AU ; época a partir de enero de 2015; número de objetos entre paréntesis)
En astronomía planetaria , un centauro es un pequeño cuerpo 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 porque cruzan o han cruzado las órbitas de los planetas gigantes; casi todas sus órbitas tienen vidas dinámicas de sólo 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 suelen exhibir las características tanto de los asteroides como de los cometas . Llevan el nombre de los centauros mitológicos que eran una mezcla de caballo y humano. El sesgo de observación hacia objetos grandes dificulta la determinación de la población total de centauros. Las estimaciones sobre el número de centauros en el Sistema Solar de más de 1 km de diámetro oscilan entre 44.000 [1] y más de 10.000.000. [4] [5]
El primer centauro descubierto, según la definición del Laboratorio de Propulsión a Chorro y la utilizada aquí, fue 944 Hidalgo en 1920. Sin embargo, no fueron reconocidos como una población distinta hasta el descubrimiento de 2060 Quirón en 1977. El centauro más grande confirmado es 10199 Chariklo , que con 260 kilómetros de diámetro es tan grande como un asteroide de tamaño mediano del cinturón principal y se sabe que tiene un sistema de anillos . Fue descubierto en 1997.
Ningún centauro ha sido fotografiado de cerca, aunque hay evidencia de que Phoebe , la luna de Saturno , 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 recopilado información sobre las características de la superficie de 8405 Asbolus .
Es posible que Ceres se haya originado en la región de los planetas exteriores, [7] y, de ser así, podría considerarse un ex centauro, pero todos los centauros que se ven hoy se originaron en otros lugares.
De los objetos que se sabe que ocupan órbitas similares a las de los centauros, se ha descubierto que aproximadamente 30 muestran comas de polvo similares a las de los cometas , y tres de ellos, 2060 Chiron , 60558 Echeclus y 29P/Schwassmann-Wachmann 1, tienen niveles detectables de producción volátil en órbitas enteras. más allá de Júpiter. [8] Por lo tanto, Quirón y Echeclus están clasificados como centauros y cometas, mientras que Schwassmann-Wachmann 1 siempre ha tenido la designación de cometa. Se sospecha que otros centauros, como 52872 Okyrhoe , estaban en coma . Se espera que cualquier centauro que sea perturbado 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 que se verán perturbadas hasta que comiencen a cruzar la órbita de uno o más de los planetas gigantes. [1] Algunos astrónomos consideran centauros sólo 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 objetos límite, basados 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 AU < q ) y un semieje mayor menor que el de Neptuno ( a < 30,1 AU ). [9] Aunque hoy en día el MPC a menudo enumera centauros y objetos de disco dispersos juntos como un solo grupo.
El Jet Propulsion Laboratory (JPL) define de manera similar a los centauros como aquellos que tienen un semieje mayor, a , entre los de Júpiter y Neptuno ( 5,5 AU ≤ a ≤ 30,1 AU ). [10]
Por el contrario, el Deep Ecliptic Survey (DES) define los centauros utilizando un esquema de clasificación dinámico. 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 cuyo perihelio instantáneo ( osculante ) es menor que el semieje mayor osculante de Neptuno en cualquier momento durante la simulación. Esta definición pretende ser sinónimo de órbitas que cruzan planetas y sugerir vidas comparativamente cortas 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 por encima de 3,05 como centauros, clasificando los objetos con un parámetro de Tisserand relativo a Júpiter por debajo de este y, excluir los objetos del cinturón de Kuiper , un corte arbitrario del perihelio a medio camino de Saturno ( q ≤ 7,35 AU ) como cometas de la familia de Júpiter , y clasificar aquellos objetos en órbitas inestables con un semieje mayor mayor que el de Neptuno como miembros de los dispersos desct. [12]
Otros astrónomos prefieren definir a los centauros como objetos no resonantes con un perihelio dentro de la órbita de Neptuno que se puede demostrar que probablemente cruzarán la esfera Hill de un gigante gaseoso dentro de los próximos 10 millones de años, [13] de modo que los centauros puedan ser Se consideran objetos dispersos hacia adentro y que interactúan con más fuerza y se dispersan más rápidamente que los objetos típicos de discos dispersos.
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 AU ≤ a ) con un perihelio más cercano que la órbita de Urano ( q ≤ 19,2 AU ). [15]
Objetos ambiguos
Los criterios de Gladman & Marsden (2008) [12] convertirían a algunos objetos en cometas de la familia de Júpiter: tanto Echeclus ( q = 5,8 AU , T J = 3,03 ) como Okyrhoe ( q = 5,8 AU ; T J = 2,95 ) se han clasificado tradicionalmente como centauros. Tradicionalmente considerado un asteroide, pero clasificado como centauro por el JPL, Hidalgo ( q = 1,95 AU ; T J = 2,07 ) también cambiaría de categoría a un cometa de la familia de Júpiter. Schwassmann-Wachmann 1 ( q = 5,72 AU ; T J = 2,99 ) ha sido categorizado como centauro y cometa de la familia de Júpiter, según la definición utilizada.
Otros objetos atrapados entre estas diferencias en los métodos de clasificación incluyen (44594) 1999 OX 3 , que tiene un semieje mayor de 32 AU pero cruza las órbitas de Urano y Neptuno. Está catalogado como un centauro exterior por el Deep Ecliptic Survey (DES). Entre los centauros internos, (434620) 2005 VD , con una distancia de perihelio muy cerca de Júpiter, está catalogado como 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 entrada 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 de 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 pueden haber del orden de 1000 objetos más >1 km en radio que aún no se ha 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 desdibuja aún más la distinción entre las poblaciones de cometas de la familia centauro y Júpiter.
El Comité de Nomenclatura de Cuerpos Pequeños de la Unión Astronómica Internacional no ha intervenido formalmente en ningún lado del debate. En cambio, ha adoptado la siguiente convención de nomenclatura para tales objetos: Como corresponde a sus órbitas de transición tipo centauro entre TNO y cometas, "objetos en órbitas inestables, no resonantes, que cruzan planetas gigantes y con semiejes mayores mayores que los de Neptuno" deben ser llamado así por otras criaturas míticas híbridas y que cambian de forma. Hasta ahora, sólo los objetos binarios Ceto, Forcis , Tifón y Equidna han sido nombrados según la nueva política. [18]
El diagrama ilustra las órbitas de los centauros conocidos en relación con las órbitas de los planetas. Para 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 los parámetros de las órbitas, el diagrama muestra algunos objetos con órbitas muy inusuales, representados 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 AU) hasta mucho más allá de Neptuno ( > 34 AU ).
2007 TB 434 sigue una órbita casi circular ( e < 0,026 )
2001 XZ 255 tiene la inclinación más baja ( i < 3° ).
2004 YH 32 es uno de una pequeña proporción de centauros con una inclinación extrema prograda ( i > 60° ). Sigue una órbita tan inclinada (79°) que, mientras recorre desde la distancia del cinturón de asteroides del 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 hasta Júpiter.
Más de una docena de centauros conocidos siguen órbitas retrógradas. Sus inclinaciones varían desde modestas ( por ejemplo , 160° para Dioretsa ) hasta extremas ( i < 120° ; por ejemplo , 105° para (342842) 2008 YB 3 [20] . Se afirmó de manera controvertida que diecisiete de estos centauros retrógrados de alta inclinación tenían un origen interestelar. [21] [22] [23]
Cambiando de órbita
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 en el 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 objetos en transición del cinturón de Kuiper a la familia de cometas de período corto de Júpiter . 2023 RB verá su órbita cambiar notablemente debido a un acercamiento cercano a Saturno en 2201.
Los objetos pueden ser perturbados desde el cinturón de Kuiper, tras lo cual se convierten en cruces de Neptuno e interactúan gravitacionalmente con ese planeta (ver teorías del origen). Luego se clasifican como centauros, pero sus órbitas son caóticas y evolucionan con relativa rapidez a medida que el centauro se acerca repetidamente a uno o más de los planetas exteriores. Algunos centauros evolucionarán hacia órbitas que cruzan Júpiter, tras lo cual su perihelio puede reducirse al Sistema Solar interior y pueden ser reclasificados como cometas activos en la familia de Júpiter si muestran actividad cometaria. De este modo, los centauros acabarán colisionando con el Sol o con un planeta, o bien podrían ser expulsados al espacio interestelar tras una aproximación cercana a uno de los planetas, en particular a Júpiter .
Características físicas
El tamaño relativamente pequeño de los centauros impide la observación remota de las 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]
Colores
Distribución de color de los centauros.
Los colores de los centauros son muy diversos, lo que desafía cualquier modelo simple de composición de superficies. [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 trazan dos lunas: Tritón y Phoebe , 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 a grandes rasgos se pueden dividir en dos categorías:
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 debido a 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 Quirón, en cambio, ha tenido su hielo expuesto debido a su actividad cometaria periódica, dándole 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, por lo que aún no se han producido procesos de transformación de la superficie.
Delsanti et al. sugieren múltiples procesos competitivos: enrojecimiento por la radiación y sonrojo por las colisiones. [28] [29]
Espectros
La interpretación de los espectros es a menudo ambigua, en relación 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 superficie.
Se han confirmado firmas de hielo de agua en varios centauros [25] (incluidos 2060 Chiron , 10199 Chariklo y 5145 Pholus ). Además de la firma del 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 dependiendo del período de la 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 encontraron que mostraba una coma (una nube de gas y polvo que se evapora de su superficie). Por lo tanto, ahora está oficialmente clasificado como planeta menor y cometa, aunque es mucho más grande que un cometa típico y existe cierta controversia. Se están monitoreando otros centauros para detectar actividad similar a la de un cometa: hasta ahora dos, 60558 Echeclus y 166P/NEAT han mostrado tal comportamiento. 166P/NEAT fue descubierto mientras se encontraba en coma, por lo que está clasificado como 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 cometa y asteroide. En total, hay ~30 centauros para los cuales 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 el coma observado. 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 distantemente activo a menudo clasificado como centauro.
No existe una distinción orbital clara entre centauros y cometas. Tanto 29P/Schwassmann-Wachmann como 39P/Oterma han sido denominados centauros ya que tienen órbitas típicas de centauros. El cometa 39P/Oterma está actualmente inactivo y se vio que estaba activo sólo 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 coma si tuviera un perihelio. distancia más allá de la órbita de Júpiter a 5 AU. Hacia el año 2200, el cometa 78P/Gehrels probablemente migre hacia una órbita similar a la de un centauro.
Periodos rotacionales
Un análisis periodograma de las curvas de luz de estos Chiron y Chariklo 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 hasta cientos de kilómetros. Los centauros más grandes tienen diámetros superiores a 300 km y residen principalmente más allá de las 20 AU . [40]
Hipótesis de origen
El estudio de los orígenes de los centauros es rico en avances recientes, pero cualquier conclusión aún se ve obstaculizada por datos físicos limitados. Se han propuesto diferentes modelos sobre el posible origen de los centauros.
Las simulaciones indican que la órbita de algunos objetos del cinturón de Kuiper puede verse perturbada, lo que resulta en la expulsión del objeto y se convierte 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 del centauros. Los plutinos son una clase de objetos del cinturón de Kuiper que muestran una naturaleza bicolor similar, y hay sugerencias de que no todas las órbitas de los plutinos son tan estables como se pensaba inicialmente, debido a la perturbación de Plutón . [41]
Se esperan más avances 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 cuál de los objetos atraviesa 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 alteración de las mareas. [43]
centauros notables
^ la clase se define por la distancia de 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.
^ A los efectos 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
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con los centauros (planetas menores) .
Lista de centauros y objetos de discos dispersos
Centauros de la enciclopedia de astrobiología Astronomía y vuelos espaciales
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WISE de la NASA descubre que misteriosos centauros pueden ser cometas (2013)
