" Limpiar el vecindario " (o dominio dinámico ) alrededor de la órbita de un cuerpo celeste describe que el cuerpo se vuelve gravitacionalmente dominante de tal manera que no hay otros cuerpos de tamaño comparable aparte de sus satélites naturales o aquellos que de otra manera están bajo su influencia gravitacional.
"Limpiar el vecindario" es uno de los tres criterios necesarios para que un cuerpo celeste sea considerado un planeta en el Sistema Solar , según la definición adoptada en 2006 por la Unión Astronómica Internacional (UAI). [1] En 2015, se hizo una propuesta para ampliar la definición a los exoplanetas . [2]
En las etapas finales de la formación de un planeta , un planeta , tal como se define, habrá "limpiado la vecindad" de su propia zona orbital, es decir, habrá eliminado otros cuerpos de tamaño comparable. Un cuerpo grande que cumple con los otros criterios para ser un planeta pero que no ha limpiado su vecindad se clasifica como un planeta enano . Esto incluye a Plutón , cuya órbita se cruza con la órbita de Neptuno y comparte su vecindad orbital con muchos objetos del cinturón de Kuiper . La definición de la UAI no asigna números o ecuaciones específicas a este término, pero todos los planetas reconocidos por la UAI han limpiado sus vecindades en una medida mucho mayor (en órdenes de magnitud ) que cualquier planeta enano o candidato a planeta enano. [2]
La frase proviene de un artículo presentado en la asamblea general de la UAI en el año 2000 por los científicos planetarios Alan Stern y Harold F. Levison . Los autores utilizaron varias frases similares a medida que desarrollaban una base teórica para determinar si es probable que un objeto que orbita alrededor de una estrella "limpie su región vecina" de planetesimales basándose en la masa del objeto y su período orbital . [3] Steven Soter prefiere utilizar el término dominancia dinámica , [4] y Jean-Luc Margot señala que ese lenguaje "parece menos propenso a la mala interpretación". [2]
Antes de 2006, la UAI no tenía reglas específicas para nombrar a los planetas, ya que no se habían descubierto nuevos planetas durante décadas, mientras que sí había reglas bien establecidas para nombrar una gran cantidad de cuerpos pequeños recién descubiertos, como asteroides o cometas. El proceso de denominación de Eris se estancó después del anuncio de su descubrimiento en 2005, porque su tamaño era comparable al de Plutón. La UAI trató de resolver el tema de la denominación de Eris buscando una definición taxonómica para distinguir los planetas de los planetas menores .
La frase se refiere a un cuerpo en órbita (un planeta o protoplaneta ) que "barre" su región orbital con el tiempo, al interactuar gravitacionalmente con cuerpos más pequeños cercanos. A lo largo de muchos ciclos orbitales, un cuerpo grande tenderá a hacer que los cuerpos pequeños se acrecienten con él, o que se vean perturbados a otra órbita, o que sean capturados ya sea como satélite o en una órbita resonante . Como consecuencia, no comparte su región orbital con otros cuerpos de tamaño significativo, excepto sus propios satélites u otros cuerpos gobernados por su propia influencia gravitatoria. Esta última restricción excluye a los objetos cuyas órbitas pueden cruzarse pero que nunca colisionarán entre sí debido a la resonancia orbital , como Júpiter y sus troyanos , la Tierra y 3753 Cruithne , o Neptuno y los plutinos . [3] En cuanto al grado de limpieza de órbita necesario, Jean-Luc Margot enfatiza que "un planeta nunca puede limpiar completamente su zona orbital, porque las fuerzas gravitacionales y radiativas perturban continuamente las órbitas de asteroides y cometas haciéndolas cruzar planetas" y afirma que la UAI no pretendía el estándar imposible de limpieza de órbita impecable. [2]
En su artículo, Stern y Levison buscaron un algoritmo para determinar qué "cuerpos planetarios controlan la región que los rodea". [3] Definieron Λ ( lambda ), una medida de la capacidad de un cuerpo para dispersar masas más pequeñas fuera de su región orbital durante un período de tiempo igual a la edad del Universo ( tiempo de Hubble ). Λ es un número adimensional definido como
donde m es la masa del cuerpo, a es el semieje mayor del cuerpo y k es una función de los elementos orbitales del cuerpo pequeño que se dispersan y el grado en que deben dispersarse. En el dominio del disco planetario solar, hay poca variación en los valores promedio de k para cuerpos pequeños a una distancia particular del Sol. [4]
Si Λ > 1, entonces el cuerpo probablemente despejará a los cuerpos pequeños en su zona orbital. Stern y Levison usaron este discriminante para separar los cuerpos gravitacionalmente redondeados que orbitan alrededor del Sol en superplanetas , que son "lo suficientemente importantes dinámicamente como para haber despejado a [sus] planetesimales vecinos", y subplanetas . Los superplanetas son los ocho orbitadores solares más masivos (es decir, los planetas de la UAI), y los subplanetas son el resto (es decir, los planetas enanos de la UAI).
Steven Soter propuso una medida basada en la observación μ ( mu ), que llamó el " discriminante planetario ", para separar los cuerpos que orbitan estrellas en planetas y no planetas. [4] Él define μ como donde μ es un parámetro adimensional, M es la masa del planeta candidato y m es la masa de todos los demás cuerpos que comparten una zona orbital , es decir, todos los cuerpos cuyas órbitas cruzan una distancia radial común desde el primario, y cuyos períodos no resonantes difieren en menos de un orden de magnitud. [4]
El requisito de similitud de orden de magnitud en el período excluye a los cometas del cálculo, pero la masa combinada de los cometas resulta ser insignificante en comparación con los otros cuerpos pequeños del Sistema Solar, por lo que su inclusión tendría poco impacto en los resultados. μ se calcula dividiendo la masa del cuerpo candidato por la masa total de los otros objetos que comparten su zona orbital. Es una medida del grado real de limpieza de la zona orbital. Soter propuso que si μ > 100, entonces el cuerpo candidato se consideraría un planeta. [4]
El astrónomo Jean-Luc Margot ha propuesto un discriminante, Π ( pi ), que puede categorizar un cuerpo basándose únicamente en su propia masa, su semieje mayor y la masa de su estrella. [2] Al igual que Λ de Stern-Levison , Π es una medida de la capacidad del cuerpo para limpiar su órbita, pero a diferencia de Λ , se basa únicamente en la teoría y no utiliza datos empíricos del Sistema Solar. Π se basa en propiedades que son factibles de determinar incluso para cuerpos exoplanetarios, a diferencia de μ de Soter , que requiere un censo preciso de la zona orbital.
donde m es la masa del cuerpo candidato en masas terrestres , a es su semieje mayor en UA , M es la masa de la estrella madre en masas solares y k es una constante elegida de modo que Π > 1 para un cuerpo que puede limpiar su zona orbital. k depende de la extensión de limpieza deseada y del tiempo requerido para hacerlo. Margot seleccionó una extensión de veces el radio de Hill y un límite de tiempo de la vida de la estrella madre en la secuencia principal (que es una función de la masa de la estrella). Entonces, en las unidades mencionadas y una vida útil de secuencia principal de 10 mil millones de años, k = 807. [a] El cuerpo es un planeta si Π > 1. La masa mínima necesaria para limpiar la órbita dada se da cuando Π = 1.
Π se basa en un cálculo del número de órbitas necesarias para que el cuerpo candidato imparta suficiente energía a un cuerpo pequeño en una órbita cercana de modo que el cuerpo más pequeño se despeje de la extensión orbital deseada. Esto es diferente a Λ , que utiliza un promedio de los tiempos de limpieza necesarios para una muestra de asteroides en el cinturón de asteroides y, por lo tanto, está sesgado hacia esa región del Sistema Solar. El uso de Π del tiempo de vida de la secuencia principal significa que el cuerpo eventualmente despejará una órbita alrededor de la estrella; el uso de Λ de un tiempo de Hubble significa que la estrella podría alterar su sistema planetario (por ejemplo, convirtiéndose en nova) antes de que el objeto sea realmente capaz de despejar su órbita.
La fórmula para Π supone una órbita circular. Su adaptación a órbitas elípticas se deja para trabajos futuros, pero Margot espera que sea igual a la de una órbita circular con una precisión de un orden de magnitud.
Para dar cabida a los planetas en órbita alrededor de enanas marrones, en 2024 se publicó una versión actualizada del criterio con una escala de tiempo de limpieza uniforme de 10 mil millones de años . [5] Los valores de Π para los cuerpos del Sistema Solar permanecen sin cambios.
A continuación se muestra una lista de planetas y planetas enanos clasificados por el discriminante planetario de Margot Π , en orden decreciente. [2] Para los ocho planetas definidos por la IAU, Π es órdenes de magnitud mayor que 1, mientras que para todos los planetas enanos, Π es órdenes de magnitud menor que 1. También se enumeran Λ de Stern-Levison y μ de Soter ; nuevamente, los planetas son órdenes de magnitud mayor que 1 para Λ y 100 para μ , y los planetas enanos son órdenes de magnitud menor que 1 para Λ y 100 para μ . También se muestran las distancias donde Π = 1 y Λ = 1 (donde el cuerpo cambiaría de ser un planeta a ser un planeta enano).
La masa de Sedna no se conoce; aquí se estima de manera muy aproximada como10 21 kg , suponiendo una densidad de aproximadamente2g/ cm3 .
Stern, el investigador principal de la misión New Horizons a Plutón, no estuvo de acuerdo con la reclasificación de Plutón sobre la base de su incapacidad para limpiar una vecindad. Argumentó que la redacción de la IAU es vaga y que, al igual que Plutón, la Tierra , Marte , Júpiter y Neptuno tampoco han limpiado sus vecindades orbitales. La Tierra co-orbita con 10.000 asteroides cercanos a la Tierra (NEAs), y Júpiter tiene 100.000 troyanos en su trayectoria orbital. "Si Neptuno hubiera limpiado su zona, Plutón no estaría allí", dijo. [8]
La categoría de la UAI de “planetas” es casi idéntica a la categoría de “superplanetas” propuesta por el propio Stern. En el artículo que propone el discriminante Λ de Stern y Levison, afirman: “definimos un superplaneta como un cuerpo planetario en órbita alrededor de una estrella que es dinámicamente lo suficientemente importante como para haber despejado a sus planetesimales vecinos…” y unos párrafos más adelante, “desde un punto de vista dinámico, nuestro sistema solar contiene claramente 8 superplanetas”, incluidos la Tierra, Marte, Júpiter y Neptuno. [3] Aunque Stern propuso esto para definir subcategorías dinámicas de planetas, lo rechazó para definir qué es un planeta, abogando por el uso de atributos intrínsecos en lugar de relaciones dinámicas. [9]
![{\displaystyle m\geq {\left[{\frac {2\pi }{100{\sqrt {G}}}}{\frac {C^{2}}{3^{2/3}t_{*}}}a^{3/2}M^{5/6}\right]}^{3/4}={{\left({\frac {2\pi }{100{\sqrt {G}}}}\right)}^{3/4}{\frac {C^{3/2}}{{\sqrt {3}}{t_{*}}^{3/4}}}a^{9/8}M^{5/8}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b17a6d73789e8b02b5882a816956d8841fc4536b)
