Un objeto transneptuniano ( TNO ), también escrito objeto transneptuniano , [1] es cualquier planeta menor en el Sistema Solar que orbita el Sol a una distancia promedio mayor que Neptuno , que tiene un semieje mayor orbital de 30,1 unidades astronómicas (UA).
Por lo general, los TNO se dividen en objetos clásicos y resonantes del cinturón de Kuiper , el disco disperso y los objetos separados , siendo los sednoides los más distantes. [nb 1] A julio de 2024, el catálogo de planetas menores contiene 901 TNO numerados y más de 3000 no numerados . [3] [4] [5] [6] [7] sin embargo, casi 5000 objetos con semieje mayor de más de 30 UA están presentes en el catálogo del MPC, de los cuales 1000 están numerados.
El primer objeto transneptuniano que se descubrió fue Plutón en 1930. Hubo que esperar hasta 1992 para descubrir un segundo objeto transneptuniano que orbitaba directamente alrededor del Sol, 15760 Albion . El TNO más masivo conocido es Eris , seguido de Plutón , Haumea , Makemake y Gonggong . Se han descubierto más de 80 satélites en órbita de objetos transneptunianos. Los TNO varían de color y son de color gris azulado (BB) o muy rojos (RR). Se cree que están compuestos de mezclas de roca, carbono amorfo y hielos volátiles como agua y metano , recubiertos con tolinas y otros compuestos orgánicos.
Se conocen doce planetas menores con un semieje mayor de 150 UA y un perihelio mayor de 30 UA, los cuales se denominan objetos transneptunianos extremos (ETNO). [8]
La órbita de cada uno de los planetas se ve ligeramente afectada por las influencias gravitacionales de los otros planetas. Las discrepancias a principios de la década de 1900 entre las órbitas observadas y esperadas de Urano y Neptuno sugirieron que había uno o más planetas adicionales más allá de Neptuno . La búsqueda de estos condujo al descubrimiento de Plutón en febrero de 1930, que era demasiado pequeño para explicar las discrepancias. Las estimaciones revisadas de la masa de Neptuno del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989 mostraron que el problema era espurio. [9] Plutón fue más fácil de encontrar porque tiene la magnitud aparente más alta de todos los objetos transneptunianos conocidos. También tiene una inclinación menor con respecto a la eclíptica que la mayoría de los otros grandes TNO.
Tras el descubrimiento de Plutón, el astrónomo estadounidense Clyde Tombaugh continuó buscando durante algunos años objetos similares, pero no encontró ninguno. Durante mucho tiempo, nadie buscó otros TNO, ya que se creía generalmente que Plutón, que hasta agosto de 2006 estaba clasificado como planeta, era el único objeto importante más allá de Neptuno. Solo después del descubrimiento en 1992 de un segundo TNO, 15760 Albion , comenzaron las búsquedas sistemáticas de otros objetos de este tipo. Se fotografió una amplia franja del cielo alrededor de la eclíptica y se evaluó digitalmente para detectar objetos que se movieran lentamente. Se encontraron cientos de TNO, con diámetros en el rango de 50 a 2500 kilómetros. Eris , el TNO más masivo, fue descubierto en 2005, lo que revivió una disputa de larga data dentro de la comunidad científica sobre la clasificación de los grandes TNO y si los objetos como Plutón pueden considerarse planetas. Plutón y Eris fueron finalmente clasificados como planetas por la Unión Astronómica Internacional . En diciembre de 2018 se anunció el descubrimiento de 2018 VG 18 , apodado "Farout". Farout es el objeto del Sistema Solar más distante observado hasta ahora y se encuentra a unas 120 UA del Sol. Tarda 738 años en completar una órbita. [10]
Según su distancia al Sol y sus parámetros orbitales , los TNO se clasifican en dos grandes grupos: los objetos del cinturón de Kuiper (KBO) y los objetos del disco disperso (SDO). [nb 1] El diagrama de la derecha ilustra la distribución de los objetos transneptunianos conocidos (hasta 70 ua) en relación con las órbitas de los planetas y los centauros como referencia. Las diferentes clases se representan en diferentes colores. Los objetos resonantes (incluidos los troyanos de Neptuno ) se representan en rojo, los objetos clásicos del cinturón de Kuiper en azul. El disco disperso se extiende a la derecha, mucho más allá del diagrama, con objetos conocidos a distancias medias más allá de 500 ua ( Sedna ) y aphelia más allá de 1.000 ( (87269) 2000 OO 67 ).
El cinturón de Edgeworth-Kuiper contiene objetos con una distancia media al Sol de 30 a unas 55 ua, que suelen tener órbitas casi circulares con una pequeña inclinación respecto de la eclíptica . Los objetos del cinturón de Edgeworth-Kuiper se clasifican además en los objetos transneptunianos resonantes que están bloqueados en una resonancia orbital con Neptuno , y los objetos clásicos del cinturón de Kuiper , también llamados "cubewanos", que no tienen dicha resonancia, moviéndose en órbitas casi circulares, sin ser perturbados por Neptuno. Hay un gran número de subgrupos resonantes, siendo los más grandes los twotinos (resonancia 1:2) y los plutinos (resonancia 2:3), llamados así por su miembro más destacado, Plutón . Los miembros del cinturón clásico de Edgeworth-Kuiper incluyen a 15760 Albion , Quaoar y Makemake .
Otra subclase de objetos del cinturón de Kuiper son los llamados objetos dispersores (SO). Se trata de objetos no resonantes que se acercan lo suficiente a Neptuno como para que sus órbitas cambien de vez en cuando (como por ejemplo provocando cambios en el semieje mayor de al menos 1,5 UA en 10 millones de años) y, por tanto, sufren dispersión gravitacional . Los objetos dispersores son más fáciles de detectar que otros objetos transneptunianos del mismo tamaño porque se acercan más a la Tierra, y algunos tienen perihelios de alrededor de 20 UA. Se conocen varios con una magnitud absoluta en la banda g inferior a 9, lo que significa que el diámetro estimado es de más de 100 km. Se estima que hay entre 240.000 y 830.000 objetos dispersores mayores que la magnitud absoluta de banda r de 12, lo que corresponde a diámetros superiores a unos 18 km. Se plantea la hipótesis de que los objetos dispersos sean la fuente de los llamados cometas de la familia Júpiter (JFC), que tienen períodos de menos de 20 años. [11] [12] [13]
El disco disperso contiene objetos más alejados del Sol, con órbitas muy excéntricas e inclinadas. Estas órbitas no son resonantes y no cruzan órbitas planetarias. Un ejemplo típico es el TNO más masivo conocido, Eris . Basándose en el parámetro de Tisserand relativo a Neptuno (T N ), los objetos del disco disperso se pueden dividir en los objetos de disco disperso "típicos" (SDO, Scattered-near) con un T N inferior a 3, y en los objetos separados (ESDO, Scattered-extended) con un T N superior a 3. Además, los objetos separados tienen una excentricidad promediada en el tiempo superior a 0,2 [14]. Los sednoides son otro subgrupo extremo de los objetos separados con perihelios tan distantes que se confirma que sus órbitas no se pueden explicar por perturbaciones de los planetas gigantes [ 15] ni por la interacción con las mareas galácticas . [16] Sin embargo, una estrella que pasaba por allí podría haberlos movido en su órbita. [17]
Dada la magnitud aparente (>20) de todos los objetos transneptunianos excepto los más grandes, los estudios físicos se limitan a lo siguiente:
El estudio de los colores y espectros proporciona información sobre el origen de los objetos y una posible correlación con otras clases de objetos, a saber, centauros y algunos satélites de planetas gigantes ( Tritón , Febe ), que se sospecha que se originaron en el cinturón de Kuiper . Sin embargo, las interpretaciones suelen ser ambiguas, ya que los espectros pueden ajustarse a más de un modelo de la composición de la superficie y dependen del tamaño de partícula desconocido. Más importante aún, las superficies ópticas de los cuerpos pequeños están sujetas a modificaciones por la radiación intensa, el viento solar y los micrometeoritos . En consecuencia, la delgada capa superficial óptica podría ser bastante diferente del regolito subyacente y no ser representativa de la composición global del cuerpo.
Se cree que los TNO pequeños son mezclas de baja densidad de roca y hielo con algún material orgánico ( que contiene carbono ) en la superficie, como tolinas , detectado en sus espectros. Por otro lado, la alta densidad de Haumea , 2,6–3,3 g/cm 3 , sugiere un contenido muy alto de material no helado (compárese con la densidad de Plutón : 1,86 g/cm 3 ). La composición de algunos TNO pequeños podría ser similar a la de los cometas . De hecho, algunos centauros experimentan cambios estacionales cuando se acercan al Sol, lo que hace que el límite sea borroso (ver 2060 Chiron y 7968 Elst–Pizarro ) . Sin embargo, las comparaciones de población entre centauros y TNO aún son controvertidas. [18]
Los índices de color son medidas simples de las diferencias en la magnitud aparente de un objeto visto a través de filtros azul (B), visible (V), es decir, verde-amarillo, y rojo (R). El diagrama ilustra los índices de color conocidos para todos los objetos excepto los más grandes (en color ligeramente mejorado). [19] Como referencia, se representan gráficamente dos lunas, Tritón y Febe , el centauro Folo y el planeta Marte (etiquetas amarillas, tamaño no a escala) . Se han estudiado las correlaciones entre los colores y las características orbitales, para confirmar las teorías de diferente origen de las diferentes clases dinámicas:
Mientras que los cuerpos relativamente más tenues, así como la población en su conjunto, son rojizos (V−I = 0,3–0,6), los objetos más grandes suelen tener un color más neutro (índice infrarrojo V−I < 0,2). Esta distinción lleva a sugerir que la superficie de los cuerpos más grandes está cubierta de hielo, ocultando las áreas más rojas y oscuras que se encuentran debajo. [22]
Entre los TNO, como entre los centauros , hay una amplia gama de colores desde el azul grisáceo (neutro) hasta el muy rojo, pero a diferencia de los centauros, agrupados bimodalmente en centauros grises y rojos, la distribución de los TNO parece ser uniforme. [18] La amplia gama de espectros difiere en reflectividad en rojo visible e infrarrojo cercano. Los objetos neutros presentan un espectro plano, reflejando tanto rojo e infrarrojo como espectro visible. [24] Los objetos muy rojos presentan una pendiente pronunciada, reflejando mucho más en rojo e infrarrojo. Un intento reciente de clasificación (común con los centauros) utiliza el total de cuatro clases desde BB (azul o color neutro, promedio B−V = 0,70, V−R = 0,39, p. ej. Orcus ) hasta RR (muy rojo, B−V = 1,08, V−R = 0,71, p. ej. Sedna ) con BR e IR como clases intermedias. BR (azul-rojo intermedio) e IR (moderadamente rojo) difieren principalmente en las bandas infrarrojas I, J y H.
Los modelos típicos de la superficie incluyen hielo de agua, carbono amorfo , silicatos y macromoléculas orgánicas, llamadas tolinas , creadas por una radiación intensa. Se utilizan cuatro tolinas principales para ajustar la pendiente de enrojecimiento:
Como ilustración de las dos clases extremas BB y RR, se han sugerido las siguientes composiciones
Característicamente, los objetos grandes (brillantes) suelen estar en órbitas inclinadas, mientras que el plano invariable reagrupa principalmente objetos pequeños y tenues. [22]
Es difícil estimar el diámetro de los TNO. En el caso de objetos muy grandes, con elementos orbitales muy conocidos (como Plutón), los diámetros se pueden medir con precisión mediante la ocultación de estrellas. En el caso de otros TNO grandes, los diámetros se pueden estimar mediante mediciones térmicas . Se conoce la intensidad de la luz que ilumina el objeto (a partir de su distancia al Sol) y se supone que la mayor parte de su superficie está en equilibrio térmico (normalmente no es una mala suposición para un cuerpo sin aire). Para un albedo conocido , es posible estimar la temperatura de la superficie y, en consecuencia, la intensidad de la radiación térmica. Además, si se conoce el tamaño del objeto, es posible predecir tanto la cantidad de luz visible como la radiación térmica emitida que llega a la Tierra. Un factor simplificador es que el Sol emite casi toda su energía en luz visible y en frecuencias cercanas, mientras que a las temperaturas frías de los TNO, la radiación térmica se emite en longitudes de onda completamente diferentes (el infrarrojo lejano).
Por lo tanto, hay dos incógnitas (albedo y tamaño), que pueden determinarse mediante dos mediciones independientes (de la cantidad de luz reflejada y radiación térmica infrarroja emitida). Los TNO están tan lejos del Sol que son muy fríos, por lo que producen radiación de cuerpo negro de alrededor de 60 micrómetros de longitud de onda . Esta longitud de onda de luz es imposible de observar en la superficie de la Tierra, sino solo desde el espacio utilizando, por ejemplo, el Telescopio Espacial Spitzer . Para las observaciones terrestres, los astrónomos observan la cola de la radiación de cuerpo negro en el infrarrojo lejano. Esta radiación infrarroja lejana es tan tenue que el método térmico solo es aplicable a los KBO más grandes. Para la mayoría de los objetos (pequeños), el diámetro se estima asumiendo un albedo. Sin embargo, los albedos encontrados varían de 0,50 a 0,05, lo que resulta en un rango de tamaño de 1.200-3.700 km para un objeto de magnitud de 1,0. [25]
La única misión hasta la fecha que tuvo como objetivo principal un objeto transneptuniano fue New Horizons de la NASA , que se lanzó en enero de 2006 y sobrevoló el sistema de Plutón en julio de 2015 [33] y 486958 Arrokoth en enero de 2019. [34]
En 2011, un estudio de diseño exploró un estudio espacial de Quaoar, Sedna, Makemake, Haumea y Eris. [35]
En 2019, una misión a TNO incluyó diseños para captura orbital y escenarios de múltiples objetivos. [36] [37]
Algunos TNO que se estudiaron en un documento de estudio de diseño fueron 2002 UX 25 , 1998 WW 31 y Lempo . [37]
La existencia de planetas más allá de Neptuno , que van desde menos de la masa de la Tierra ( sub-Tierra ) hasta una enana marrón , se ha postulado a menudo [38] [39] por diferentes razones teóricas para explicar varias características observadas o especuladas del cinturón de Kuiper y la nube de Oort . Recientemente se propuso utilizar datos de medición de la sonda espacial New Horizons para limitar la posición de un cuerpo hipotético de este tipo. [40]
La NASA ha estado trabajando en un Precursor Interestelar dedicado en el siglo XXI, uno diseñado intencionalmente para alcanzar el medio interestelar, y como parte de esto también se considera el sobrevuelo de objetos como Sedna. [41] En general, este tipo de estudios de naves espaciales han propuesto un lanzamiento en la década de 2020, y tratarían de ir un poco más rápido que las Voyager utilizando la tecnología existente. [41] Un estudio de diseño de 2018 para un Precursor Interestelar, incluyó una visita al planeta menor 50000 Quaoar, en la década de 2030. [42]
Entre los objetos transneptunianos extremos hay tres objetos de perihelio alto clasificados como sednoides : 90377 Sedna , 2012 VP 113 y 541132 Leleākūhonua . Son objetos distantes separados con perihelios mayores de 70 ua. Sus altos perihelios los mantienen a una distancia suficiente para evitar perturbaciones gravitacionales significativas de Neptuno. Las explicaciones previas para el alto perihelio de Sedna incluyen un encuentro cercano con un planeta desconocido en una órbita distante y un encuentro distante con una estrella aleatoria o un miembro del cúmulo de nacimiento del Sol que pasó cerca del Sistema Solar. [43] [44] [45]
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