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Definición de planeta

Definición de planeta del Sistema Solar según la Unión Astronómica Internacional
  1. El objeto está en órbita alrededor del Sol.
  2. El objeto tiene suficiente masa para que su propia gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido, de modo que adopta un estado de equilibrio hidrostático (casi redondo). El objeto ha dejado atrás el vecindario alrededor de su órbita.

Fuente:"Asamblea General de la UAI de 2006: Resoluciones 5 y 6" (PDF) . UAI. 24 de agosto de 2006 . Consultado el 23 de junio de 2009 .

La definición del término planeta ha cambiado varias veces desde que los antiguos griegos acuñaron la palabra . Los astrónomos griegos empleaban el término ἀστέρες πλανῆται ( asteres planetai ), 'estrellas errantes', para referirse a objetos similares a estrellas que aparentemente se movían por el cielo. A lo largo de los milenios, el término ha incluido una variedad de cuerpos celestes diferentes , desde el Sol y la Luna hasta satélites y asteroides .

En la astronomía moderna, existen dos concepciones principales de un planeta . Un planeta puede ser un cuerpo astronómico que domina dinámicamente su región (es decir, que controla el destino de otros cuerpos más pequeños en su vecindad) o se define como un cuerpo en equilibrio hidrostático (que se ha vuelto gravitacionalmente redondeado y compacto). Estas pueden caracterizarse como la definición de dominancia dinámica y la definición geofísica .

La cuestión de una definición clara de planeta llegó a un punto crítico en enero de 2005 con el descubrimiento del objeto transneptuniano Eris , un cuerpo más masivo que el planeta más pequeño aceptado entonces, Plutón . [1] En su respuesta de agosto de 2006, la Unión Astronómica Internacional (UAI), que es reconocida por los astrónomos como el organismo rector internacional responsable de resolver cuestiones de nomenclatura , publicó su decisión sobre el asunto durante una reunión en Praga . Esta definición, que se aplica solo al Sistema Solar (aunque los exoplanetas se habían abordado en 2003), establece que un planeta es un cuerpo que orbita alrededor del Sol, es lo suficientemente masivo como para que su propia gravedad lo haga redondo y ha " limpiado su vecindario " de objetos más pequeños que se acercan a su órbita. Plutón cumple los dos primeros de estos criterios, pero no el tercero y, por lo tanto, no califica como planeta según esta definición formalizada. La decisión de la UAI no ha resuelto todas las controversias. Aunque muchos astrónomos lo han aceptado, algunos científicos planetarios lo han rechazado de plano y han propuesto una definición geofísica o similar.

Historia

Los planetas en la antigüedad

El movimiento de las «luces» que se desplazan sobre el fondo de estrellas es la base de la definición clásica de los planetas: estrellas errantes.

Aunque el conocimiento de los planetas es anterior a la historia y es común a la mayoría de las civilizaciones, la palabra planeta se remonta a la antigua Grecia . La mayoría de los griegos creían que la Tierra estaba estacionaria y en el centro del universo de acuerdo con el modelo geocéntrico y que los objetos en el cielo, y de hecho el cielo mismo, giraban alrededor de ella (una excepción fue Aristarco de Samos , quien propuso una versión temprana del heliocentrismo ). Los astrónomos griegos emplearon el término ἀστέρες πλανῆται ( asteres planetai ), 'estrellas errantes', [2] [3] para describir esas luces estelares en los cielos que se movían a lo largo del año, en contraste con las ἀστέρες ἀπλανεῖς ( asteres aplaneis ), las ' estrellas fijas ', que permanecían inmóviles unas con respecto a otras. Los cinco cuerpos actualmente llamados "planetas" que conocían los griegos eran aquellos visibles a simple vista: Mercurio , Venus , Marte , Júpiter y Saturno .

La cosmología grecorromana consideraba comúnmente siete planetas, entre ellos el Sol y la Luna (como es el caso de la astrología moderna); sin embargo, hay cierta ambigüedad en ese punto, ya que muchos astrónomos antiguos distinguieron los cinco planetas similares a estrellas del Sol y la Luna. Como señaló el naturalista alemán del siglo XIX Alexander von Humboldt en su obra Cosmos :

De los siete cuerpos cósmicos que, por sus posiciones relativas y distancias entre sí continuamente variables, se han distinguido desde la más remota antigüedad de los "orbes inertes" del cielo de las "estrellas fijas", que a toda apariencia sensible preservan inalteradas sus posiciones relativas y distancias, sólo cinco -Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno- tienen la apariencia de estrellas -" cinque stellas errantes "-, mientras que el Sol y la Luna, por el tamaño de sus discos, su importancia para el hombre y el lugar que se les asigna en los sistemas mitológicos, fueron clasificados aparte. [4]

En su Timeo , escrito aproximadamente en el año 360  a. C. , Platón menciona «el Sol, la Luna y otras cinco estrellas, llamadas planetas». [5] Su discípulo Aristóteles hace una distinción similar en su De los cielos : «Los movimientos del Sol y la Luna son menores que los de algunos planetas». [6] En su Fenómenos , que puso en verso un tratado astronómico escrito por el filósofo Eudoxo aproximadamente en el año 350 a. C., [7] el poeta Arato describe «esos otros cinco orbes, que se entremezclan con [las constelaciones] y giran en torno a las doce figuras del Zodíaco». [8]

En su Almagesto escrito en el siglo II, Ptolomeo se refiere al "Sol, la Luna y cinco planetas". [9] Higinio menciona explícitamente "las cinco estrellas que muchos han llamado errantes, y que los griegos llaman Planeta". [10] Marco Manilio , un escritor latino que vivió durante la época de César Augusto y cuyo poema Astronomica es considerado uno de los principales textos de la astrología moderna , dice: "Ahora la dodecatemoría se divide en cinco partes, pues tantas son las estrellas llamadas errantes que con brillo pasajero brillan en el cielo". [11]

La visión única de los siete planetas se encuentra en el Sueño de Escipión de Cicerón , escrito en algún momento alrededor del 53 a. C., donde el espíritu de Escipión el Africano proclama: "Siete de estas esferas contienen los planetas, un planeta en cada esfera, que se mueven todos en sentido contrario al movimiento del cielo". [12] En su Historia natural , escrita en el 77 d. C., Plinio el Viejo se refiere a "las siete estrellas, que debido a su movimiento llamamos planetas, aunque ninguna estrella vaga menos que ellas". [13] Nonnus , el poeta griego del siglo V, dice en su Dionysiaca : "Tengo oráculos de la historia en siete tablas, y las tablas llevan los nombres de los siete planetas". [10]

Los planetas en la Edad Media

Boceto del modelo heliocéntrico del Sistema Solar de Copérnico

Los escritores medievales y renacentistas generalmente aceptaban la idea de siete planetas. La introducción medieval estándar a la astronomía, De Sphaera de Sacrobosco , incluye al Sol y la Luna entre los planetas, [14] la más avanzada Theorica planetarum presenta la "teoría de los siete planetas", [15] mientras que las instrucciones para las Tablas Alfonsinas muestran cómo "encontrar por medio de tablas los motus medios del Sol, la Luna y el resto de los planetas". [16] En su Confessio Amantis , el poeta del siglo XIV John Gower , refiriéndose a la conexión de los planetas con el arte de la alquimia , escribe: "De los planetes ben begonne/El oro está inclinado hacia el Sonne/La moneda de Selver tiene su parte...", indicando que el Sol y la Luna eran planetas. [17] Incluso Nicolás Copérnico , que rechazó el modelo geocéntrico, era ambivalente en cuanto a si el Sol y la Luna eran planetas. En su De Revolutionibus , Copérnico separa claramente "el sol, la luna, los planetas y las estrellas"; [18] sin embargo, en su Dedicatoria de la obra al Papa Pablo III, Copérnico se refiere al "movimiento del sol y la luna... y de los otros cinco planetas". [19]

Tierra

Cuando se aceptó el modelo heliocéntrico de Copérnico en lugar del geocéntrico , la Tierra se colocó entre los planetas y el Sol y la Luna fueron reclasificados, lo que hizo necesaria una revolución conceptual en la comprensión de los planetas. Como señaló el historiador de la ciencia Thomas Kuhn en su libro La estructura de las revoluciones científicas : [20]

Los copernicanos que negaban al sol su título tradicional de "planeta" ... estaban cambiando el significado de "planeta" para que siguiera haciendo distinciones útiles en un mundo donde todos los cuerpos celestes ... eran vistos de manera diferente a como se los había visto antes... Mirando la luna, el converso al copernicanismo ... dice: "Una vez pensé que la luna era (o vi a la luna como) un planeta, pero estaba equivocado".

Copérnico se refiere indirectamente a la Tierra como un planeta en De Revolutionibus cuando dice: "Habiendo asumido así los movimientos que atribuyo a la Tierra más adelante en el volumen, mediante un estudio largo e intenso finalmente encontré que si los movimientos de los otros planetas están correlacionados con la órbita de la Tierra..." [18] Galileo también afirma que la Tierra es un planeta en el Diálogo sobre los dos principales sistemas del mundo : "[L]a Tierra, no menos que la Luna o cualquier otro planeta, debe contarse entre los cuerpos naturales que se mueven circularmente". [21]

Planetas modernos

Movimiento de Urano en el cielo visto en dos imágenes tomadas con 25 días de diferencia

En 1781, el astrónomo William Herschel estaba buscando en el cielo paralajes estelares elusivos cuando observó lo que llamó un cometa en la constelación de Tauro . A diferencia de las estrellas, que seguían siendo meros puntos de luz incluso con un gran aumento, el tamaño de este objeto aumentaba en proporción a la potencia utilizada. Que este extraño objeto pudiera haber sido un planeta simplemente no se le ocurrió a Herschel; los cinco planetas más allá de la Tierra habían sido parte de la concepción del universo de la humanidad desde la antigüedad. Como los asteroides aún no se habían descubierto, los cometas eran los únicos objetos en movimiento que uno esperaba encontrar en un telescopio. [22] Sin embargo, a diferencia de un cometa, la órbita de este objeto era casi circular y estaba dentro del plano de la eclíptica. Antes de que Herschel anunciara el descubrimiento de su "cometa", su colega, el astrónomo británico Royal Nevil Maskelyne , le escribió diciendo "No sé cómo llamarlo. Es tan probable que se trate de un planeta regular que se mueve en una órbita casi circular alrededor del Sol como de un cometa que se mueve en una elipse muy excéntrica. Todavía no he visto ninguna coma ni cola en él". [23] El "cometa" también estaba muy lejos, demasiado lejos para que un simple cometa pudiera distinguirse por sí mismo. Finalmente fue reconocido como el séptimo planeta y llamado Urano en honor al padre de Saturno.

Las irregularidades inducidas gravitacionalmente en la órbita observada de Urano condujeron finalmente al descubrimiento de Neptuno en 1846, y presuntas irregularidades en la órbita de Neptuno posteriormente llevaron a una búsqueda que no encontró el objeto perturbador (más tarde se descubrió que era un artefacto matemático causado por una sobreestimación de la masa de Neptuno), pero sí encontró Plutón en 1930. Inicialmente se creyó que tenía aproximadamente la masa de la Tierra, pero la observación redujo gradualmente la masa estimada de Plutón hasta que se reveló que era apenas cinco centésimas de grande; demasiado pequeña para haber influido en la órbita de Neptuno en absoluto. [22] En 1989, la Voyager 2 determinó que las irregularidades se debían a una sobreestimación de la masa de Neptuno. [24]

Satélites

Movimiento de las lunas galileanas visto desde un telescopio

Cuando Copérnico colocó a la Tierra entre los planetas, también colocó a la Luna en órbita alrededor de la Tierra, convirtiendo a la Luna en el primer satélite natural en ser identificado. Cuando Galileo descubrió sus cuatro satélites de Júpiter en 1610, dieron peso al argumento de Copérnico, porque si otros planetas podían tener satélites, entonces la Tierra también podría. Sin embargo, seguía habiendo cierta confusión sobre si estos objetos eran "planetas"; Galileo se refirió a ellos como "cuatro planetas volando alrededor de la estrella de Júpiter a intervalos y períodos desiguales con maravillosa rapidez". [25] De manera similar, Christiaan Huygens , al descubrir la luna más grande de Saturno, Titán, en 1655, empleó muchos términos para describirla, incluyendo "planeta" (planeta), "stella" (estrella), "luna" (luna) y "satélite" (acompañante), una palabra acuñada por Johannes Kepler . [26] [27] Giovanni Cassini , al anunciar su descubrimiento de las lunas de Saturno, Jápeto y Rea, en 1671 y 1672, las describió como Nouvelles Planetes autour de Saturne ("Nuevos planetas alrededor de Saturno"). [28] Sin embargo, cuando el "Journal de Scavans" informó del descubrimiento de Cassini de dos nuevas lunas saturnianas ( Dione y Tetis ) en 1686, se refirió a ellas estrictamente como "satélites", aunque a veces Saturno como el "planeta primario". [29] Cuando William Herschel anunció su descubrimiento de dos objetos en órbita alrededor de Urano en 1787 ( Titania y Oberón ), se refirió a ellos como "satélites" y "planetas secundarios". [30] Todos los informes posteriores de descubrimientos de satélites naturales utilizaron el término "satélite" exclusivamente, [31] aunque el libro de 1868 "Smith's Illustrated Astronomy" se refirió a los satélites como "planetas secundarios". [32]

Planetas menores

Órbita de Ceres, que encaja con la descripción de un planeta aparentemente "perdido" entre Marte y Júpiter, como predice la ley de Bode .

Uno de los resultados inesperados del descubrimiento de Urano por parte de William Herschel fue que pareció validar la ley de Bode , una función matemática que genera el tamaño del semieje mayor de las órbitas planetarias . Los astrónomos habían considerado que la "ley" era una coincidencia sin sentido, pero Urano cayó a una distancia muy cercana a la exacta que predijo. Dado que la ley de Bode también predijo un cuerpo entre Marte y Júpiter que en ese momento no había sido observado, los astrónomos dirigieron su atención a esa región con la esperanza de que pudiera ser reivindicada nuevamente. Finalmente, en 1801, el astrónomo Giuseppe Piazzi encontró un nuevo mundo en miniatura, Ceres , que se encontraba en el punto correcto en el espacio. El objeto fue aclamado como un nuevo planeta. [33]

En 1802, Heinrich Olbers descubrió Pallas , un segundo «planeta» a aproximadamente la misma distancia del Sol que Ceres. El hecho de que dos planetas pudieran ocupar la misma órbita era una afrenta a siglos de pensamiento. [34] En 1804, se descubrió otro mundo, Juno , en una órbita similar. [33] En 1807, Olbers descubrió un cuarto objeto, Vesta , a una distancia orbital similar.

Herschel sugirió que a estos cuatro mundos se les diera su propia clasificación separada, asteroides (que significa "similares a estrellas" ya que eran demasiado pequeños para que sus discos se resolvieran y, por lo tanto, se parecían a las estrellas ), aunque la mayoría de los astrónomos prefirieron referirse a ellos como planetas. [33] Esta concepción se afianzó por el hecho de que, debido a la dificultad de distinguir los asteroides de las estrellas aún no cartografiadas, esos cuatro siguieron siendo los únicos asteroides conocidos hasta 1845. [35] [36] Los libros de texto de ciencias en 1828, después de la muerte de Herschel, todavía numeraban los asteroides entre los planetas. [33] Con la llegada de mapas estelares más refinados, se reanudó la búsqueda de asteroides, y Karl Ludwig Hencke descubrió un quinto y un sexto en 1845 y 1847. [36] En 1851, el número de asteroides había aumentado a 15, y se adoptó un nuevo método de clasificación, colocando un número antes de sus nombres en orden de descubrimiento, lo que inadvertidamente los colocó en su propia categoría distinta. Ceres se convirtió en "(1) Ceres", Pallas en "(2) Pallas", y así sucesivamente. En la década de 1860, el número de asteroides conocidos había aumentado a más de cien, y los observatorios de Europa y Estados Unidos comenzaron a referirse a ellos colectivamente como " planetas menores " o "planetas pequeños", aunque los primeros cuatro asteroides tardaron más en agruparse como tales. [33] Hasta el día de hoy, "planeta menor" sigue siendo la designación oficial para todos los cuerpos pequeños en órbita alrededor del Sol, y cada nuevo descubrimiento se numera en consecuencia en el Catálogo de Planetas Menores de la IAU . [37]

Plutón

El largo camino que recorrió Ceres desde su condición de planeta hasta su reconsideración se refleja en la historia de Plutón , que fue nombrado planeta poco después de su descubrimiento por Clyde Tombaugh en 1930. Urano y Neptuno habían sido declarados planetas en función de sus órbitas circulares, grandes masas y proximidad al plano eclíptico. Ninguna de estas condiciones se aplicaba a Plutón, un mundo diminuto y helado en una región de gigantes gaseosos con una órbita que lo llevaba muy por encima de la eclíptica e incluso dentro de la de Neptuno. En 1978, los astrónomos descubrieron la luna más grande de Plutón, Caronte , lo que les permitió determinar su masa. Se descubrió que Plutón era mucho más pequeño de lo que nadie había esperado: solo una sexta parte de la masa de la Luna de la Tierra. Sin embargo, hasta donde se podía saber hasta entonces, era único. Luego, a partir de 1992, los astrónomos comenzaron a detectar una gran cantidad de cuerpos helados más allá de la órbita de Neptuno que eran similares a Plutón en composición, tamaño y características orbitales. Llegaron a la conclusión de que habían descubierto el hipotético cinturón de Kuiper (a veces llamado cinturón de Edgeworth-Kuiper), una banda de restos helados que es la fuente de los cometas de "período corto", es decir, aquellos con períodos orbitales de hasta 200 años. [38]

La órbita de Plutón se encuentra dentro de esta banda, por lo que su estatus planetario quedó en entredicho. Muchos científicos concluyeron que el diminuto Plutón debería ser reclasificado como un planeta menor, tal como lo había sido Ceres un siglo antes. Mike Brown, del Instituto Tecnológico de California, sugirió que un "planeta" debería redefinirse como "cualquier cuerpo en el Sistema Solar que sea más masivo que la masa total de todos los demás cuerpos en una órbita similar". [39] Aquellos objetos por debajo de ese límite de masa se convertirían en planetas menores. En 1999, Brian G. Marsden, del Centro de Planetas Menores de la Universidad de Harvard, sugirió que se le diera a Plutón el número de planeta menor 10000, manteniendo al mismo tiempo su posición oficial como planeta. [40] [41] La perspectiva de la "degradación" de Plutón creó una protesta pública y, en respuesta, la Unión Astronómica Internacional aclaró que en ese momento no estaba proponiendo eliminar a Plutón de la lista de planetas. [42] [43]

El descubrimiento de varios otros objetos transneptunianos , como Quaoar y Sedna , continuó erosionando los argumentos de que Plutón era excepcional respecto del resto de la población transneptuniana. El 29 de julio de 2005, Mike Brown y su equipo anunciaron el descubrimiento de un objeto transneptuniano cuya masa se había confirmado que era más grande que Plutón, [44] llamado Eris . [45]

Inmediatamente después del descubrimiento del objeto, se debatió mucho si se lo podía calificar de « décimo planeta ». La NASA incluso publicó un comunicado de prensa describiéndolo como tal. [46] Sin embargo, la aceptación de Eris como el décimo planeta exigía implícitamente una definición de planeta que estableciera a Plutón como un tamaño mínimo arbitrario. Muchos astrónomos, alegando que la definición de planeta tenía poca importancia científica, prefirieron reconocer la identidad histórica de Plutón como planeta « incluyéndolo » en la lista de planetas. [47]

Definición de la UAI

El descubrimiento de Eris obligó a la UAI a adoptar una definición. En octubre de 2005, un grupo de 19 miembros de la UAI, que ya había estado trabajando en una definición desde el descubrimiento de Sedna en 2003, redujo sus opciones a una lista de tres, mediante votación de aprobación . Las definiciones fueron:

Como no se pudo llegar a un consenso, el comité decidió someter estas tres definiciones a una votación más amplia en la reunión de la Asamblea General de la UAI en Praga en agosto de 2006 [50] , y el 24 de agosto, la UAI sometió a votación un borrador final que combinaba elementos de dos de las tres propuestas. Básicamente creó una clasificación intermedia entre planeta y roca (o, en la nueva jerga, cuerpo pequeño del Sistema Solar ), llamada planeta enano y colocó a Plutón en ella, junto con Ceres y Eris [51] [52]

Por tanto, la UAI decide que los planetas y otros cuerpos de nuestro Sistema Solar, excepto los satélites, se definan en tres categorías distintas de la siguiente manera:

  1. Un "planeta" [a] es un cuerpo celeste que:
    1. está en órbita alrededor del Sol,
    2. tiene suficiente masa para que su propia gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido de modo que asuma una forma de equilibrio hidrostático (casi redonda), y
    3. Ha despejado el vecindario alrededor de su órbita.
  2. Un "planeta enano" es un cuerpo celeste que:
    1. está en órbita alrededor del Sol,
    2. tiene suficiente masa para que su propia gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido de modo que asume una forma de equilibrio hidrostático (casi redonda), [b]
    3. no ha despejado el vecindario alrededor de su órbita, y
    4. No es un satélite.
  3. Todos los demás objetos, [c] excepto los satélites, que orbitan alrededor del Sol se denominarán colectivamente "Pequeños Cuerpos del Sistema Solar".
  1. ^ Los planetas son: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno.
  2. ^ Se establecerá un proceso de la IAU para asignar objetos límite a la categoría de "planeta enano" y otras.
  3. ^ En la actualidad, estos incluyen la mayoría de los asteroides del Sistema Solar, la mayoría de los objetos transneptunianos (TNO), cometas y otros cuerpos pequeños.

La UAI resuelve además:

La votación fue aprobada, con 424 astrónomos participando en la votación. [53] [54] [55] La IAU también resolvió que " los planetas y los planetas enanos son dos clases distintas de objetos", lo que significa que los planetas enanos, a pesar de su nombre, no serían considerados planetas. [55]

El 13 de septiembre de 2006, la UAI colocó a Eris, su luna Dysnomia y Plutón en su Catálogo de Planetas Menores , dándoles las designaciones oficiales de planetas menores (134340) Plutón , (136199) Eris y (136199) Eris I Dysnomia . [56] Otros posibles planetas enanos , como 2003 EL 61 , 2005 FY 9 , Sedna y Quaoar , quedaron en un limbo temporal hasta que se pudiera llegar a una decisión formal con respecto a su estado.

El 11 de junio de 2008, el comité ejecutivo de la UAI anunció el establecimiento de una subclase de planetas enanos que comprende la mencionada "nueva categoría de objetos transneptunianos" de la que Plutón es un prototipo. Esta nueva clase de objetos, denominada plutoides , incluiría a Plutón, Eris y cualquier otro planeta enano transneptuniano, pero excluiría a Ceres. La UAI decidió que aquellos TNO con una magnitud absoluta más brillante que +1 serían nombrados por comisiones conjuntas de los comités de denominación de planetas y planetas menores, bajo el supuesto de que era probable que fueran planetas enanos. Hasta la fecha, sólo otros dos TNO, 2003 EL 61 y 2005 FY 9 , han cumplido el requisito de magnitud absoluta, mientras que otros posibles planetas enanos, como Sedna, Orcus y Quaoar, fueron nombrados únicamente por el comité de planetas menores. [57] El 11 de julio de 2008, el Grupo de Trabajo sobre Nomenclatura Planetaria nombró a 2005 FY 9 Makemake , [58] y el 17 de septiembre de 2008, nombró a 2003 EL 61 Haumea . [59]

Aceptación de la definición de la UAI

Gráfico de las posiciones de todos los objetos conocidos del cinturón de Kuiper , comparados con los planetas exteriores, en el año 2000.

Entre los defensores más activos de la definición decidida por la IAU se encuentran Mike Brown , el descubridor de Eris; Steven Soter , profesor de astrofísica en el Museo Americano de Historia Natural ; y Neil deGrasse Tyson , director del Planetario Hayden .

A principios de la década de 2000, cuando el Planetario Hayden estaba siendo sometido a una renovación de 100 millones de dólares, Tyson se negó a referirse a Plutón como el noveno planeta del planetario. [60] Explicó que prefería agrupar los planetas según sus puntos en común en lugar de contarlos. Esta decisión dio lugar a que Tyson recibiera grandes cantidades de mensajes de odio, principalmente de niños. [61] En 2009, Tyson escribió un libro en el que detallaba la degradación de Plutón.

En un artículo publicado en la edición de enero de 2007 de Scientific American , Soter citó la incorporación de la definición de las teorías actuales sobre la formación y evolución del Sistema Solar ; que a medida que los primeros protoplanetas surgieron del polvo arremolinado del disco protoplanetario , algunos cuerpos "ganaron" la competencia inicial por el material limitado y, a medida que crecieron, su mayor gravedad significó que acumularon más material y, por lo tanto, se hicieron más grandes, superando finalmente a los otros cuerpos del Sistema Solar por un margen muy amplio. El cinturón de asteroides, perturbado por el tirón gravitacional del cercano Júpiter, y el cinturón de Kuiper, demasiado espaciado para que sus objetos constituyentes se reunieran antes del final del período de formación inicial, no lograron ganar la competencia de acreción.

Cuando se comparan las cifras de los objetos ganadores con las de los perdedores, el contraste es sorprendente: si se acepta el concepto de Soter de que cada planeta ocupa una "zona orbital" [b] , entonces el planeta menos dominante en su órbita, Marte, es más grande que todo el resto del material recogido en su zona orbital por un factor de 5100. Ceres, el objeto más grande del cinturón de asteroides, sólo representa un tercio del material en su órbita; la proporción de Plutón es incluso menor, alrededor del 7 por ciento. [62] Mike Brown afirma que esta enorme diferencia en el dominio orbital no deja "absolutamente ningún lugar para la duda sobre qué objetos pertenecen y cuáles no". [63]

Controversias en curso

A pesar de la declaración de la UAI, varios críticos siguen sin estar convencidos. Algunos consideran que la definición es arbitraria y confusa. Varios defensores de la idea de que Plutón es un planeta, en particular Alan Stern , director de la misión New Horizons de la NASA a Plutón , han hecho circular una petición entre los astrónomos para modificar la definición. La afirmación de Stern es que, dado que menos del 5 por ciento de los astrónomos votó a favor, la decisión no fue representativa de toda la comunidad astronómica. [53] [64] Sin embargo, incluso excluyendo esta controversia, siguen existiendo varias ambigüedades en la definición.

Limpiando el barrio

Uno de los principales puntos en disputa es el significado preciso de "limpió el vecindario alrededor de su órbita ". Alan Stern objeta que "es imposible y artificial establecer una línea divisoria entre planetas enanos y planetas", [65] y que dado que ni la Tierra, Marte, Júpiter ni Neptuno han limpiado completamente sus regiones de escombros, ninguno podría ser considerado adecuadamente planeta según la definición de la UAI . [c]

Los asteroides del Sistema Solar interior; observe los asteroides troyanos (verdes), atrapados en la órbita de Júpiter por su gravedad.

Mike Brown responde a estas afirmaciones diciendo que, lejos de no haber despejado sus órbitas, los planetas mayores controlan completamente las órbitas de los otros cuerpos dentro de su zona orbital. Júpiter puede coexistir con un gran número de cuerpos pequeños en su órbita (los asteroides troyanos ), pero estos cuerpos solo existen en la órbita de Júpiter porque están bajo el influjo de la enorme gravedad del planeta. De manera similar, Plutón puede cruzar la órbita de Neptuno, pero Neptuno hace mucho tiempo encerró a Plutón y sus objetos del cinturón de Kuiper, llamados plutinos , en una resonancia 3:2, es decir, orbitan alrededor del Sol dos veces por cada tres órbitas de Neptuno. Las órbitas de estos objetos están completamente dictadas por la gravedad de Neptuno y, por lo tanto, Neptuno es gravitacionalmente dominante. [63]

En octubre de 2015, el astrónomo Jean-Luc Margot, de la Universidad de California en Los Ángeles, propuso una métrica para la limpieza de la zona orbital derivada de si un objeto puede limpiar una zona orbital de extensión 2 √ 3 de su radio de Hill en una escala de tiempo específica. Esta métrica establece una clara línea divisoria entre los planetas enanos y los planetas del sistema solar. [66] El cálculo se basa en la masa de la estrella anfitriona, la masa del cuerpo y el período orbital del cuerpo. Un cuerpo de masa terrestre que orbita una estrella de masa solar limpia su órbita a distancias de hasta 400 unidades astronómicas de la estrella. Un cuerpo de masa marciana en la órbita de Plutón limpia su órbita. Esta métrica, que deja a Plutón como un planeta enano, se aplica tanto al Sistema Solar como a los sistemas extrasolares. [66]

Algunos opositores a la definición han afirmado que "limpiar el vecindario" es un concepto ambiguo. Mark Sykes, director del Instituto de Ciencias Planetarias de Tucson (Arizona) y organizador de la petición, expresó esta opinión a la Radio Pública Nacional . Cree que la definición no clasifica a un planeta por su composición o formación, sino, en efecto, por su ubicación. Cree que un objeto del tamaño de Marte o mayor que esté más allá de la órbita de Plutón no se consideraría un planeta, porque cree que no tendría tiempo para limpiar su órbita. [67]

Brown señala, sin embargo, que si se abandonara el criterio de "limpiar el vecindario", el número de planetas en el Sistema Solar podría aumentar de ocho a más de 50 , y potencialmente podrían descubrirse cientos más. [68]

Equilibrio hidrostático

Proteo , una luna de Neptuno , es irregular, a pesar de ser más grande que la esferoidal Mimas .

La definición de la UAI exige que los planetas sean lo suficientemente grandes como para que su propia gravedad los transforme en un estado de equilibrio hidrostático ; esto significa que alcanzarán una forma redonda y elipsoidal . Hasta una cierta masa, un objeto puede tener una forma irregular, pero más allá de ese punto la gravedad comienza a atraer un objeto hacia su propio centro de masas hasta que el objeto colapsa en un elipsoide. (Ninguno de los grandes objetos del Sistema Solar es verdaderamente esférico. Muchos son esferoides , y varios, como las lunas más grandes de Saturno y el planeta enano Haumea , han sido distorsionados aún más en elipsoides por la rotación rápida o las fuerzas de marea , pero aún en equilibrio hidrostático. [69] )

Sin embargo, no hay un punto preciso en el que se pueda decir que un objeto ha alcanzado el equilibrio hidrostático. Como señaló Soter en su artículo, "¿cómo cuantificamos el grado de redondez que distingue a un planeta? ¿La gravedad domina a un cuerpo así si su forma se desvía de un esferoide en un 10 por ciento o en un 1 por ciento? La naturaleza no proporciona un espacio libre entre formas redondas y no redondas, por lo que cualquier límite sería una elección arbitraria". [62] Además, el punto en el que la masa de un objeto lo comprime en un elipsoide varía según la composición química del objeto. Los objetos hechos de hielo, [d] como Encélado y Miranda, asumen ese estado más fácilmente que los hechos de roca, como Vesta y Pallas. [68] La energía térmica, del colapso gravitacional , los impactos , las fuerzas de marea como las resonancias orbitales o la desintegración radiactiva , también influyen en si un objeto será elipsoidal o no; La luna helada de Saturno, Mimas, es elipsoidal (aunque ya no está en equilibrio hidrostático), pero la luna más grande de Neptuno, Proteo , que tiene una composición similar pero es más fría debido a su mayor distancia del Sol, es irregular. Además, Jápeto, mucho más grande, es elipsoidal pero no tiene las dimensiones esperadas para su velocidad de rotación actual, lo que indica que alguna vez estuvo en equilibrio hidrostático pero ya no lo está, [70] y lo mismo es cierto para la luna de la Tierra. [71] [72] Incluso Mercurio, considerado universalmente como un planeta, no está en equilibrio hidrostático. [73] Por lo tanto, la definición de la UAI no se toma literalmente ni siquiera por la UAI, ya que incluye a Mercurio como planeta; su requisito de equilibrio hidrostático se ignora en la práctica a favor de un requisito de redondez. [74]

Planetas y lunas dobles

Una imagen telescópica de Plutón y Caronte.

La definición excluye específicamente a los satélites de la categoría de planeta enano, aunque no define directamente el término "satélite". [55] En la propuesta original, se hizo una excepción para Plutón y su satélite más grande, Caronte , que poseen un baricentro fuera del volumen de cualquiera de los dos cuerpos. La propuesta inicial clasificaba a Plutón-Caronte como un planeta doble, con los dos objetos orbitando el Sol en tándem. Sin embargo, el borrador final dejó en claro que, aunque son similares en tamaño relativo, solo Plutón sería clasificado actualmente como un planeta enano. [55]

Diagrama que ilustra la coórbita de la Luna con la Tierra.

Sin embargo, algunos han sugerido que la Luna, no obstante, merece ser llamada planeta. En 1975, Isaac Asimov señaló que la órbita de la Luna coincide con la órbita de la Tierra alrededor del Sol: si se mira hacia abajo en la eclíptica , la Luna nunca gira sobre sí misma y, en esencia, orbita alrededor del Sol por derecho propio. [75]

Además, muchas lunas, incluso aquellas que no orbitan directamente alrededor del Sol, a menudo exhiben características en común con los verdaderos planetas. Hay 20 lunas en el Sistema Solar que son lo suficientemente masivas como para haber alcanzado el equilibrio hidrostático (las llamadas lunas de masa planetaria ); se las consideraría planetas si solo se consideran los parámetros físicos. Tanto la luna de Júpiter, Ganimedes, como la luna de Saturno, Titán, son más grandes que Mercurio, y Titán incluso tiene una atmósfera sustancial, más espesa que la de la Tierra. Lunas como Ío y Tritón demuestran una actividad geológica obvia y continua, y Ganimedes tiene un campo magnético . Así como las estrellas en órbita alrededor de otras estrellas todavía se denominan estrellas, algunos astrónomos argumentan que los objetos en órbita alrededor de planetas que comparten todas sus características también podrían llamarse planetas. [76] [77] [78] De hecho, Mike Brown hace exactamente esa afirmación en su disección del tema, diciendo: [63]

Es difícil argumentar de manera consistente que una bola de hielo de 400 km debería considerarse un planeta porque podría tener una geología interesante, mientras que un satélite de 5000 km con una atmósfera masiva, lagos de metano y tormentas dramáticas [Titán] no debería incluirse en la misma categoría, como sea que lo llamemos.

Sin embargo, continúa diciendo que "para la mayoría de la gente, considerar a los satélites redondos (incluida nuestra Luna) como 'planetas' viola la idea de lo que es un planeta". [63]

Alan Stern ha argumentado que la ubicación no debería importar y que solo los atributos geofísicos deberían tenerse en cuenta en la definición de un planeta, y propone el término planeta satélite para las lunas de masa planetaria . [79]

Planetas extrasolares y enanas marrones

El descubrimiento desde 1992 de planetas extrasolares u objetos del tamaño de planetas alrededor de otras estrellas (7026 planetas de este tipo en 4949 sistemas planetarios , incluidos 1007 sistemas planetarios múltiples al 24 de julio de 2024), [80] ha ampliado el debate sobre la naturaleza de la condición de planeta de formas inesperadas. Muchos de estos planetas son de un tamaño considerable, acercándose a la masa de estrellas pequeñas, mientras que muchas enanas marrones recién descubiertas son, por el contrario, lo suficientemente pequeñas como para ser consideradas planetas. [81] La diferencia material entre una estrella de baja masa y un gran gigante gaseoso no está clara; aparte del tamaño y la temperatura relativa, hay poco que separe a un gigante gaseoso como Júpiter de su estrella anfitriona. Ambos tienen composiciones generales similares: hidrógeno y helio , con niveles traza de elementos más pesados ​​​​en sus atmósferas . La diferencia generalmente aceptada es una de formación; Se dice que las estrellas se formaron de "arriba hacia abajo", a partir de los gases de una nebulosa que sufrieron un colapso gravitacional, y por lo tanto estarían compuestas casi en su totalidad de hidrógeno y helio, mientras que se dice que los planetas se formaron de "abajo hacia arriba", a partir de la acumulación de polvo y gas en órbita alrededor de la estrella joven, y por lo tanto deberían tener núcleos de silicatos o hielos. [82] Hasta el momento no se sabe con certeza si los gigantes gaseosos poseen tales núcleos, aunque la misión Juno a Júpiter podría resolver el problema. Si es realmente posible que un gigante gaseoso pueda formarse como lo hace una estrella, entonces se plantea la cuestión de si un objeto de este tipo debería considerarse una estrella de baja masa en órbita en lugar de un planeta. [ necesita actualización ]

La enana marrón Gliese 229B en órbita alrededor de su estrella

Tradicionalmente, la característica definitoria de la condición de estrella ha sido la capacidad de un objeto para fusionar hidrógeno en su núcleo. Sin embargo, estrellas como las enanas marrones siempre han desafiado esa distinción. Demasiado pequeñas para comenzar una fusión sostenida de hidrógeno-1, se les ha concedido el estatus de estrella por su capacidad para fusionar deuterio . Sin embargo, debido a la relativa rareza de ese isótopo , este proceso dura solo una pequeña fracción de la vida de la estrella y, por lo tanto, la mayoría de las enanas marrones habrían cesado la fusión mucho antes de su descubrimiento. [83] Las estrellas binarias y otras formaciones de estrellas múltiples son comunes, y muchas enanas marrones orbitan otras estrellas. Por lo tanto, dado que no producen energía a través de la fusión, podrían describirse como planetas. De hecho, el astrónomo Adam Burrows de la Universidad de Arizona afirma que "desde la perspectiva teórica, por diferentes que sean sus modos de formación, los planetas gigantes extrasolares y las enanas marrones son esencialmente lo mismo". [84] Burrows también afirma que los remanentes estelares como las enanas blancas no deberían considerarse estrellas, [85] una postura que significaría que una enana blanca en órbita , como Sirio B , podría considerarse un planeta. Sin embargo, la convención actual entre los astrónomos es que cualquier objeto lo suficientemente masivo como para haber tenido la capacidad de sostener la fusión atómica durante su vida y que no sea un agujero negro debería considerarse una estrella. [86]

La confusión no termina con las enanas marrones. María Rosa Zapatero Osorio et al. han descubierto muchos objetos en cúmulos estelares jóvenes de masas inferiores a las necesarias para mantener cualquier tipo de fusión (que actualmente se calcula que son aproximadamente 13 masas de Júpiter). [87] Se los ha descrito como " planetas que flotan libremente " porque las teorías actuales sobre la formación del Sistema Solar sugieren que los planetas pueden ser expulsados ​​de sus sistemas estelares por completo si sus órbitas se vuelven inestables. [88] Sin embargo, también es posible que estos "planetas que flotan libremente" se hayan formado de la misma manera que las estrellas. [89]

La solitaria Cha 110913-773444 (centro), una posible enana submarrón , colocada a escala frente al Sol (izquierda) y el planeta Júpiter (derecha)

En 2003, un grupo de trabajo de la UAI publicó una declaración de posición [90] para establecer una definición de trabajo sobre qué constituye un planeta extrasolar y qué constituye una enana marrón. Hasta la fecha, sigue siendo la única orientación ofrecida por la UAI sobre este tema. El comité de definición de planeta de 2006 no intentó cuestionarla ni incorporarla a su definición, alegando que la cuestión de definir un planeta ya era difícil de resolver sin considerar también los planetas extrasolares. [91] Esta definición de trabajo fue enmendada por la Comisión F2 de la UAI: Exoplanetas y el Sistema Solar en agosto de 2018. [92] La definición de trabajo oficial de un exoplaneta es ahora la siguiente:

La UAI señaló que se podría esperar que esta definición evolucionara a medida que mejoraran los conocimientos.

CHXR 73 b, un objeto que se encuentra en el límite entre planeta y enana marrón

Esta definición hace que la ubicación, en lugar de la formación o la composición, sea la característica determinante para la condición de planeta. Un objeto que flota libremente con una masa inferior a 13 masas de Júpiter es un "enano submarrón", mientras que un objeto de este tipo en órbita alrededor de una estrella en fusión es un planeta, incluso si, en todos los demás aspectos, los dos objetos pueden ser idénticos. Además, en 2010, un artículo publicado por Burrows, David S. Spiegel y John A. Milsom puso en tela de juicio el criterio de 13 masas de Júpiter, demostrando que un enano marrón de metalicidad tres veces superior a la solar podría fusionar deuterio a tan sólo 11 masas de Júpiter. [93]

Además, el límite de 13 masas de Júpiter no tiene un significado físico preciso. La fusión de deuterio puede ocurrir en algunos objetos con masas por debajo de ese límite. La cantidad de deuterio fusionado depende en cierta medida de la composición del objeto. [93] A partir de 2011, la Enciclopedia de Planetas Extrasolares incluyó objetos de hasta 25 masas de Júpiter, diciendo: "El hecho de que no haya una característica especial alrededor de 13  M Jup en el espectro de masas observado refuerza la elección de olvidar este límite de masa". [94] A partir de 2016, este límite se aumentó a 60 masas de Júpiter [95] con base en un estudio de relaciones masa-densidad. [96] El Explorador de Datos de Exoplanetas incluye objetos de hasta 24 masas de Júpiter con el aviso: "La distinción de 13 masas de Júpiter por parte del Grupo de Trabajo de la UAI no está motivada físicamente para planetas con núcleos rocosos y es problemática desde el punto de vista observacional debido a la ambigüedad de sen i ". [97] El Archivo de Exoplanetas de la NASA incluye objetos con una masa (o masa mínima) igual o menor a 30 masas de Júpiter. [98]

Otro criterio para separar planetas y enanas marrones, en lugar de la quema de deuterio, el proceso de formación o la ubicación, es si la presión del núcleo está dominada por la presión de Coulomb o la presión de degeneración de electrones . [99] [100]

Un estudio sugiere que los objetos por encima de 10  M Jup se formaron a través de la inestabilidad gravitacional y no de la acreción del núcleo y, por lo tanto, no deberían considerarse planetas. [101]

Un estudio de 2016 no muestra ninguna diferencia notable entre los gigantes gaseosos y las enanas marrones en las tendencias de masa-radio: desde aproximadamente una masa de Saturno hasta aproximadamente 0,080 ± 0,008  M ☉ (el inicio de la combustión del hidrógeno), el radio se mantiene aproximadamente constante a medida que aumenta la masa y no se produce ninguna diferencia obvia al pasar de 13  M J . Según esta medida, las enanas marrones se parecen más a los planetas que a las estrellas. [102]

Objetos estelares de masa planetaria

La ambigüedad inherente a la definición de la UAI se puso de relieve en diciembre de 2005, cuando el telescopio espacial Spitzer observó Cha 110913-773444 (arriba), un objeto de sólo ocho veces la masa de Júpiter que parece ser el comienzo de su propio sistema planetario . Si este objeto se hubiera encontrado en órbita alrededor de otra estrella, se lo habría denominado planeta. [103]

En septiembre de 2006, el telescopio espacial Hubble captó la imagen de CHXR 73 b (izquierda), un objeto que orbita una joven estrella compañera a una distancia de aproximadamente 200 UA. Con 12 masas jovianas, CHXR 73 b está justo por debajo del umbral de fusión de deuterio y, por lo tanto, técnicamente es un planeta; sin embargo, su gran distancia de su estrella madre sugiere que no podría haberse formado dentro del disco protoplanetario de la pequeña estrella y, por lo tanto, debe haberse formado, como lo hacen las estrellas, a partir de un colapso gravitacional. [104]

En 2012, Philippe Delorme, del Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble (Francia), anunció el descubrimiento de CFBDSIR 2149-0403 , un objeto de movimiento independiente de entre 4 y 7 masas de Júpiter que probablemente forma parte del grupo móvil AB Doradus , a menos de 100 años luz de la Tierra. Aunque comparte su espectro con una enana marrón de clase espectral T , Delorme especula que podría ser un planeta. [105]

En octubre de 2013, astrónomos dirigidos por el Dr. Michael Liu de la Universidad de Hawái descubrieron PSO J318.5-22 , una enana L solitaria que flota libremente y que se estima que posee solo 6,5 veces la masa de Júpiter, lo que la convierte en la enana submarrón menos masiva descubierta hasta ahora. [106]

En 2019, los astrónomos del Observatorio de Calar Alto en España identificaron a GJ3512b, un gigante gaseoso de aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter que orbita alrededor de la estrella enana roja GJ3512 en 204 días. Es muy poco probable que un gigante gaseoso tan grande alrededor de una estrella tan pequeña en una órbita tan amplia se haya formado por acreción, y es más probable que se haya formado por fragmentación del disco, de manera similar a una estrella. [107]

Semántica

Por último, desde un punto de vista puramente lingüístico, está la dicotomía que la UAI creó entre «planeta» y «planeta enano». El término «planeta enano» podría contener dos palabras, un sustantivo (planeta) y un adjetivo (enano). Por lo tanto, el término podría sugerir que un planeta enano es un tipo de planeta, aunque la UAI define explícitamente que un planeta enano no lo es. Por lo tanto, según esta formulación, es mejor considerar «planeta enano» y « planeta menor » como sustantivos compuestos . Benjamin Zimmer, de Language Log, resumió la confusión: «El hecho de que la UAI quiera que pensemos en los planetas enanos como algo distinto de los planetas «reales» agrupa el elemento léxico «planeta enano» con rarezas como « conejo galés » (que en realidad no es un conejo) y « ostras de las Montañas Rocosas » (que en realidad no son ostras)». [108] Como Dava Sobel , la historiadora y escritora de divulgación científica que participó en la decisión inicial de la UAI en octubre de 2006, señaló en una entrevista con la Radio Pública Nacional : "Un planeta enano no es un planeta, y en astronomía hay estrellas enanas, que son estrellas, y galaxias enanas, que son galaxias, así que es un término que nadie puede amar, planeta enano". [109] Mike Brown señaló en una entrevista con el Smithsonian que "la mayoría de la gente en el campo dinámico realmente no quería la palabra 'planeta enano', pero eso fue impuesto por el campo pro-Plutón. Así que te quedas con este ridículo bagaje de planetas enanos que no son planetas". [110]

Por el contrario, el astrónomo Robert Cumming, del Observatorio de Estocolmo, señala que "el nombre 'planeta menor' ha sido más o menos sinónimo de 'asteroide' durante mucho tiempo. Por lo tanto, me parece bastante absurdo quejarse de cualquier ambigüedad o riesgo de confusión con la introducción de 'planeta enano'". [108]

Véase también

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Notas

  1. ^ Se define como la región ocupada por dos cuerpos cuyas órbitas cruzan una distancia común del Sol, si sus períodos orbitales difieren menos de un orden de magnitud. En otras palabras, si dos cuerpos ocupan la misma distancia del Sol en un punto de sus órbitas, y esas órbitas son de tamaño similar, en lugar de extenderse varias veces la distancia del otro, como sería el caso de un cometa , entonces están en la misma zona orbital. [111]
  2. ^ En 2002, en colaboración con el dinamizador Harold Levison, Stern escribió: "definimos un superplaneta como un cuerpo planetario en órbita alrededor de una estrella que es lo suficientemente importante dinámicamente como para haber superado a sus planetesimales vecinos... Y definimos un supraplaneta como uno que no ha podido hacerlo", y luego, unos párrafos más adelante, "nuestro Sistema Solar contiene claramente 8 superplanetas y una cantidad mucho mayor de supraplanetas, los más grandes de los cuales son Plutón y Ceres ". [112] Aunque esto puede parecer contradictorio con las objeciones de Stern, Stern señaló en una entrevista con el Instituto Smithsoniano del Aire y el Espacio que, a diferencia de la definición de la UAI, su definición todavía permite que los subplanetas sean planetas: "Creo que, desde un punto de vista dinámico, hay planetas que realmente importan en la arquitectura del sistema solar y otros que no. Ambos son planetas. Así como se pueden tener planetas húmedos y secos, o planetas con vida y planetas sin vida, se pueden tener planetas dinámicamente importantes y planetas dinámicamente no importantes". [110]
  3. ^ La densidad de un objeto es una indicación aproximada de su composición: cuanto menor sea la densidad, mayor será la proporción de hielo y menor la de roca. Los objetos más densos, Vesta y Juno, están compuestos casi en su totalidad de roca con muy poco hielo y tienen una densidad cercana a la de la Luna , mientras que los menos densos, como Proteo y Encélado, están compuestos principalmente de hielo. [113] [114]

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Bibliografía y enlaces externos