Tras el descubrimiento del planeta Neptuno en 1846, hubo una considerable especulación sobre la posibilidad de que existiera otro planeta más allá de su órbita . [1] La búsqueda comenzó a mediados del siglo XIX y continuó a principios del XX con la búsqueda del Planeta X por parte de Percival Lowell . Lowell propuso la hipótesis del Planeta X para explicar las aparentes discrepancias en las órbitas de los planetas gigantes, particularmente Urano y Neptuno, [2] especulando que la gravedad de un noveno planeta grande e invisible podría haber perturbado a Urano lo suficiente como para explicar las irregularidades. [3]
El descubrimiento de Plutón por parte de Clyde Tombaugh en 1930 pareció validar la hipótesis de Lowell, y Plutón fue nombrado oficialmente el noveno planeta. En 1978, se determinó de manera concluyente que Plutón era demasiado pequeño para que su gravedad afectara a los planetas gigantes, lo que resultó en una breve búsqueda de un décimo planeta. La búsqueda fue abandonada en gran medida a principios de la década de 1990, cuando un estudio de las mediciones realizadas por la sonda espacial Voyager 2 descubrió que las irregularidades observadas en la órbita de Urano se debían a una ligera sobreestimación de la masa de Neptuno. [4] Después de 1992, el descubrimiento de numerosos objetos helados pequeños con órbitas similares o incluso más amplias que Plutón condujo a un debate sobre si Plutón debería seguir siendo un planeta, o si él y sus vecinos deberían, como los asteroides , recibir su propia clasificación separada. Aunque varios de los miembros más grandes de este grupo fueron descritos inicialmente como planetas, en 2006 la Unión Astronómica Internacional (UAI) reclasificó a Plutón y sus vecinos más grandes como planetas enanos , dejando a Neptuno como el planeta más lejano conocido en el Sistema Solar . [5]
Aunque la comunidad astronómica está ampliamente de acuerdo en que el Planeta X, tal como se imaginó originalmente, no existe, el concepto de un planeta aún no observado ha sido revivido por varios astrónomos para explicar otras anomalías observadas en el Sistema Solar exterior. [6] A marzo de 2014, las observaciones con el telescopio WISE han descartado la posibilidad de un objeto del tamaño de Saturno (95 masas terrestres) hasta 10.000 UA , y un objeto del tamaño de Júpiter (≈318 masas terrestres) o más grande hasta 26.000 UA. [7]
En 2014, basándose en las similitudes de las órbitas de un grupo de objetos transneptunianos extremos descubiertos recientemente , los astrónomos plantearon la hipótesis de la existencia de una súper-Tierra o un planeta gigante de hielo, de 2 a 15 veces la masa de la Tierra y más allá de las 200 UA con posiblemente una órbita altamente inclinada a unas 1.500 UA. [8] En 2016, trabajos posteriores mostraron que es probable que este planeta distante desconocido esté en una órbita inclinada y excéntrica que no se acerca más de unas 200 UA ni se aleja más de unas 1.200 UA del Sol. Se predice que la órbita está antialineada con los objetos transneptunianos extremos agrupados. [9] Debido a que Plutón ya no es considerado un planeta por la UAI, este nuevo objeto hipotético ha pasado a conocerse como Planeta Nueve . [10]
En la década de 1840, el matemático francés Urbain Le Verrier utilizó la mecánica newtoniana para analizar las perturbaciones en la órbita de Urano y planteó la hipótesis de que eran causadas por la atracción gravitatoria de un planeta aún no descubierto. Le Verrier predijo la posición de este nuevo planeta y envió sus cálculos al astrónomo alemán Johann Gottfried Galle . El 23 de septiembre de 1846, la noche siguiente a la recepción de la carta, Galle y su alumno Heinrich d'Arrest descubrieron Neptuno, exactamente donde Le Verrier había predicho. [11] Quedaban algunas ligeras discrepancias en las órbitas de los planetas gigantes . Estas se interpretaron como un indicio de la existencia de otro planeta orbitando más allá de Neptuno.
Incluso antes del descubrimiento de Neptuno, algunos especulaban que un solo planeta no era suficiente para explicar la discrepancia. El 17 de noviembre de 1834, el astrónomo aficionado británico reverendo Thomas John Hussey informó a George Biddell Airy , el astrónomo real británico, de una conversación que había tenido con el astrónomo francés Alexis Bouvard . Hussey informó que cuando le sugirió a Bouvard que el movimiento inusual de Urano podría deberse a la influencia gravitatoria de un planeta no descubierto, Bouvard respondió que la idea se le había ocurrido y que había mantenido correspondencia con Peter Andreas Hansen , director del Observatorio Seeberg en Gotha , sobre el tema. La opinión de Hansen era que un solo cuerpo no podía explicar adecuadamente el movimiento de Urano, y postuló que había dos planetas más allá de Urano. [12]
En 1848, Jacques Babinet planteó una objeción a los cálculos de Le Verrier, afirmando que la masa observada de Neptuno era menor y su órbita mayor de lo que Le Verrier había predicho inicialmente. Postuló, basándose principalmente en una simple resta de los cálculos de Le Verrier, que debía existir otro planeta de aproximadamente 12 masas terrestres, al que llamó "Hiperión", más allá de Neptuno. [12] Le Verrier denunció la hipótesis de Babinet, diciendo: "[No hay] absolutamente nada por lo que se pueda determinar la posición de otro planeta, salvo hipótesis en las que la imaginación haya jugado un papel demasiado importante". [12]
En 1850, James Ferguson , astrónomo asistente del Observatorio Naval de los Estados Unidos , notó que había "perdido" una estrella que había observado, GR1719k, que el teniente Matthew Maury, superintendente del observatorio, afirmó que era evidencia de que debía ser un nuevo planeta. Las búsquedas posteriores no lograron recuperar el "planeta" en una posición diferente, y en 1878, CHF Peters , director del Observatorio del Hamilton College en Nueva York , demostró que la estrella de hecho no había desaparecido, y que los resultados anteriores se habían debido a un error humano. [12]
En 1879, Camille Flammarion observó que los cometas 1862 III y 1889 III tenían aphelia de 47 y 49 UA , respectivamente, lo que sugiere que podrían marcar el radio orbital de un planeta desconocido que los había arrastrado a una órbita elíptica. [12] El astrónomo George Forbes concluyó sobre la base de esta evidencia que debían existir dos planetas más allá de Neptuno. Calculó, basándose en el hecho de que cuatro cometas poseían aphelia a alrededor de 100 UA y otros seis con aphelia agrupada a alrededor de 300 UA, los elementos orbitales de un par de hipotéticos planetas transneptunianos. Estos elementos concordaban sugestivamente con los realizados independientemente por otro astrónomo llamado David Peck Todd , lo que sugirió a muchos que podrían ser válidos. [12] Sin embargo, los escépticos argumentaron que las órbitas de los cometas involucrados aún eran demasiado inciertas para producir resultados significativos. [12] Algunos han considerado la hipótesis de Forbes como precursora del Planeta Nueve . [13]
En 1900 y 1901, el director del Observatorio de la Universidad de Harvard, William Henry Pickering, dirigió dos búsquedas de planetas transneptunianos. La primera fue iniciada por el astrónomo danés Hans Emil Lau , quien, después de estudiar los datos sobre la órbita de Urano desde 1690 hasta 1895, concluyó que un solo planeta transneptuniano no podía explicar las discrepancias en su órbita, y postuló las posiciones de dos planetas que él creía que eran responsables. La segunda se inició cuando Gabriel Dallet sugirió que un solo planeta transneptuniano situado a 47 UA podría explicar el movimiento de Urano. Pickering aceptó examinar las placas en busca de cualquier planeta sospechoso. En ninguno de los casos se encontró ninguno. [12]
En 1902, después de observar las órbitas de los cometas con aphelia más allá de Neptuno, Theodor Grigull de Münster , Alemania, proclamó la existencia de un planeta del tamaño de Urano a 50 UA con un período de 360 años, al que llamó Hades, contrastándolo con las desviaciones en la órbita de Urano. En 1921, Grigull revisó su período orbital a 310-330 años, para ajustarse mejor a las desviaciones observadas. [14]
En 1909, Thomas Jefferson Jackson See , un astrónomo con reputación de ser un egocéntrico inconformista, opinó que "sin duda hay uno, probablemente dos y posiblemente tres planetas más allá de Neptuno". [15] Nombrando tentativamente al primer planeta "Oceanus", situó sus respectivas distancias a 42, 56 y 72 UA del Sol. No dio ninguna indicación sobre cómo determinó su existencia, y no se han realizado búsquedas conocidas para localizarlos. [15]
En 1911, el astrónomo indio Venkatesh P. Ketakar sugirió la existencia de dos planetas transneptunianos, a los que bautizó con el nombre de los dioses hindúes Brahma y Vishnu , reelaborando los patrones observados por Pierre-Simon Laplace en los satélites planetarios de Júpiter y aplicándolos a los planetas exteriores. [16] Las tres lunas galileanas interiores de Júpiter, Ío , Europa y Ganímedes , están atrapadas en una complicada resonancia 1:2:4 llamada resonancia de Laplace . [17] Ketakar sugirió que Urano, Neptuno y sus hipotéticos planetas transneptunianos también estaban atrapados en resonancias similares a Laplace. Esto es incorrecto; Urano y Neptuno, aunque están en una resonancia cercana a 2:1, no están en resonancia completa. [18] Sus cálculos predijeron una distancia media para Brahma de 38,95 UA y un período orbital de 242,28 años terrestres (resonancia 3:4 con Neptuno). Cuando se descubrió Plutón 19 años después, su distancia media de 39,48 UA y su período orbital de 248 años terrestres estaban cerca de la predicción de Ketakar (de hecho, Plutón tiene una resonancia 2:3 con Neptuno ). Ketakar no hizo predicciones para los elementos orbitales aparte de la distancia media y el período. No está claro cómo Ketakar llegó a estas cifras, y su segundo planeta, Vishnu, nunca fue localizado. [16]
En 1894, con la ayuda de William Pickering, Percival Lowell (un rico bostoniano) fundó el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona . En 1906, convencido de que podía resolver el enigma de la órbita de Urano, comenzó un extenso proyecto para buscar un planeta transneptuniano, [19] al que llamó Planeta X , un nombre utilizado anteriormente por Gabriel Dallet. [12] La X en el nombre representa un desconocido y se pronuncia como la letra, en lugar del número romano 10 (en ese momento, Planeta X habría sido el noveno planeta). La esperanza de Lowell en la búsqueda del Planeta X era establecer su credibilidad científica, que se le había eludido debido a su creencia ampliamente ridiculizada de que las características similares a canales visibles en la superficie de Marte eran canales construidos por una civilización inteligente . [20]
La primera búsqueda de Lowell se centró en la eclíptica , el plano abarcado por el zodíaco donde se encuentran los otros planetas del Sistema Solar. Utilizando una cámara fotográfica de 5 pulgadas, examinó manualmente más de 200 exposiciones de tres horas con una lupa y no encontró planetas. En ese momento, Plutón estaba demasiado por encima de la eclíptica para ser fotografiado por el estudio. [19] Después de revisar sus posibles ubicaciones predichas, Lowell realizó una segunda búsqueda de 1914 a 1916. [19] En 1915, publicó su Memoir of a Trans-Neptunian Planet , en el que concluyó que el Planeta X tenía una masa aproximadamente siete veces mayor que la de la Tierra (aproximadamente la mitad de la de Neptuno) [21] y una distancia media del Sol de 43 UA. Supuso que el Planeta X sería un objeto grande, de baja densidad y con un albedo alto , como los planetas gigantes. Como resultado, se mostraría un disco con un diámetro de aproximadamente un segundo de arco y una magnitud aparente entre 12 y 13, lo suficientemente brillante para ser detectado. [19] [22]
Por otra parte, en 1908, Pickering anunció que, tras analizar las irregularidades de la órbita de Urano, había encontrado pruebas de la existencia de un noveno planeta. Su hipotético planeta, al que denominó «Planeta O» (porque venía después de «N», es decir, Neptuno), [23] tenía un radio orbital medio de 51,9 UA y un período orbital de 373,5 años. [12] Las placas tomadas en su observatorio de Arequipa (Perú) no mostraban ninguna prueba de la existencia del planeta predicho, y el astrónomo británico PH Cowell demostró que las irregularidades observadas en la órbita de Urano prácticamente desaparecían una vez que se tenía en cuenta el desplazamiento de longitud del planeta. [12] El propio Lowell, a pesar de su estrecha relación con Pickering, descartó de plano la existencia del Planeta O, diciendo: «Este planeta se designa muy apropiadamente como «O», [porque] no es nada en absoluto». [24] Sin que Pickering lo supiera, cuatro de las placas fotográficas tomadas en la búsqueda del "Planeta O" por astrónomos del Observatorio del Monte Wilson en 1919 capturaron imágenes de Plutón , aunque esto solo fue reconocido años después. [25] Pickering continuó sugiriendo muchos otros posibles planetas transneptunianos hasta el año 1932, a los que llamó P , Q , R , S , T y U ; ninguno fue detectado nunca. [16]
La repentina muerte de Lowell en 1916 detuvo temporalmente la búsqueda del Planeta X. No encontrar el planeta, según un amigo, "prácticamente lo mató". [26] La viuda de Lowell, Constance, se involucró en una batalla legal con el observatorio por el legado de Lowell que detuvo la búsqueda del Planeta X durante varios años. [27] En 1925, el observatorio obtuvo discos de vidrio para un nuevo telescopio de campo amplio de 13 pulgadas (33 cm) para continuar la búsqueda, construido con fondos de Abbott Lawrence Lowell , [28] hermano de Percival. [19] En 1929, el director del observatorio, Vesto Melvin Slipher , entregó sumariamente el trabajo de localizar el planeta a Clyde Tombaugh , un joven granjero de Kansas de 22 años que acababa de llegar al Observatorio Lowell después de que Slipher quedara impresionado por una muestra de sus dibujos astronómicos. [27]
La tarea de Tombaugh era capturar sistemáticamente secciones del cielo nocturno en pares de imágenes. Cada imagen de un par se tomó con dos semanas de diferencia. Luego colocó ambas imágenes de cada sección en una máquina llamada comparador de parpadeo , que al intercambiar imágenes rápidamente creó una ilusión de lapso de tiempo del movimiento de cualquier cuerpo planetario. Para reducir las posibilidades de que un objeto que se mueve más rápido (y por lo tanto más cercano) se confunda con el nuevo planeta, Tombaugh fotografió cada región cerca de su punto de oposición, a 180 grados del Sol, donde el movimiento retrógrado aparente para los objetos más allá de la órbita de la Tierra es más fuerte. También tomó una tercera imagen como control para eliminar cualquier resultado falso causado por defectos en una placa individual. Tombaugh decidió fotografiar todo el zodíaco, en lugar de centrarse en las regiones sugeridas por Lowell. [19]
A principios de 1930, la búsqueda de Tombaugh había llegado a la constelación de Géminis. El 18 de febrero de 1930, después de buscar durante casi un año y examinar casi 2 millones de estrellas, Tombaugh descubrió un objeto en movimiento en placas fotográficas tomadas el 23 y el 29 de enero de ese año. [29] Una fotografía de menor calidad tomada el 21 de enero confirmó el movimiento. [27] Tras la confirmación, Tombaugh entró en la oficina de Slipher y declaró: "Doctor Slipher, he encontrado su Planeta X". [27] El objeto estaba a sólo seis grados de una de las dos ubicaciones del Planeta X que Lowell había sugerido; por lo tanto, parecía que por fin había sido reivindicado. [27] Después de que el observatorio obtuviera más fotografías de confirmación, la noticia del descubrimiento fue telegrafiada al Observatorio de la Universidad de Harvard el 13 de marzo de 1930. El nuevo objeto fue posteriormente descubierto en fotografías que databan del 19 de marzo de 1915. [25] La decisión de nombrar al objeto Plutón tenía la intención en parte de honrar a Percival Lowell, ya que sus iniciales formaban las dos primeras letras de la palabra. [30] Después de descubrir Plutón, Tombaugh continuó buscando en la eclíptica otros objetos distantes. Encontró cientos de estrellas variables y asteroides , así como dos cometas , pero ningún otro planeta. [31]
Para decepción y sorpresa del observatorio, Plutón no mostró ningún disco visible; apareció como un punto, no diferente de una estrella, y, con solo una magnitud 15, era seis veces más tenue de lo que Lowell había predicho, lo que significaba que era o muy pequeño o muy oscuro. [19] Debido a las predicciones de Lowell, los astrónomos pensaron que Plutón sería lo suficientemente masivo como para perturbar a los planetas. Esto los llevó a suponer que su albedo podría ser no menos de 0,07 (lo que significa que, como mínimo, reflejaría el 7% de la luz que lo golpea), lo que habría hecho que Plutón fuera tan oscuro como el asfalto, y similar en reflectividad al planeta menos reflectante, que es Mercurio . [2] Esto le habría dado a Plutón una masa estimada de no más del 70% de la de la Tierra. [2] Las observaciones también revelaron que la órbita de Plutón era muy elíptica, mucho más que la de cualquier otro planeta. [32]
Casi inmediatamente, algunos astrónomos cuestionaron la condición de planeta de Plutón. Apenas un mes después de que se anunciara su descubrimiento, el 14 de abril de 1930, en un artículo en The New York Times , Armin O. Leuschner sugirió que la oscuridad de Plutón y su alta excentricidad orbital lo hacían más similar a un asteroide o un cometa: "El resultado de Lowell confirma la posible alta excentricidad anunciada por nosotros el 5 de abril. Entre las posibilidades están un gran asteroide muy perturbado en su órbita por la aproximación cercana a un planeta mayor como Júpiter, o puede ser uno de los muchos objetos planetarios de largo período aún por descubrir, o un objeto cometario brillante". [32] [33] En ese mismo artículo, el director del Observatorio de Harvard, Harlow Shapley, escribió que Plutón era un "miembro del Sistema Solar no comparable con los asteroides y cometas conocidos, y tal vez de mayor importancia para la cosmogonía que lo que sería otro planeta mayor más allá de Neptuno". [33] En 1931, después de examinar la estructura de los residuos de la longitud de Urano utilizando una fórmula trigonométrica, Ernest W. Brown afirmó (de acuerdo con EC Bower) que las presuntas irregularidades en la órbita de Urano no podían deberse al efecto gravitacional de un planeta más distante, y por lo tanto que la supuesta predicción de Lowell era "puramente accidental". [34]
A mediados del siglo XX, las estimaciones de la masa de Plutón fueron revisadas a la baja. En 1931, Nicholson y Mayall calcularon su masa, basándose en su supuesto efecto sobre los planetas gigantes, como aproximadamente la de la Tierra; [35] un valor que concuerda en cierta medida con la masa terrestre de 0,91 calculada en 1942 por Lloyd R. Wylie en el Observatorio Naval de los Estados Unidos , utilizando las mismas suposiciones. [36] En 1949, las mediciones de Gerard Kuiper del diámetro de Plutón con el telescopio de 200 pulgadas del Observatorio del Monte Palomar lo llevaron a la conclusión de que su tamaño era intermedio entre Mercurio y Marte y que su masa era, muy probablemente, de aproximadamente 0,1 masas terrestres. [37]
En 1973, basándose en las similitudes en la periodicidad y amplitud de la variación del brillo con Tritón , Dennis Rawlins conjeturó que la masa de Plutón debía ser similar a la de Tritón. En retrospectiva, la conjetura resultó ser correcta; los astrónomos Walter Baade y EC Bower ya la habían sostenido en 1934. [38] Sin embargo, debido a que entonces se creía que la masa de Tritón era aproximadamente el 2,5% de la del sistema Tierra-Luna (más de diez veces su valor real), la determinación de Rawlins para la masa de Plutón era igualmente incorrecta. No obstante, era un valor lo suficientemente exiguo como para que concluyera que Plutón no era el Planeta X. [39] En 1976, Dale Cruikshank, Carl Pilcher y David Morrison de la Universidad de Hawái analizaron los espectros de la superficie de Plutón y determinaron que debía contener hielo de metano , que es altamente reflectante. Esto significaba que Plutón, lejos de ser oscuro, era de hecho excepcionalmente brillante, y por lo tanto probablemente no tenía más de 1 ⁄ 100 de la masa de la Tierra. [40] [41]
El tamaño de Plutón se determinó finalmente de manera concluyente en 1978, cuando el astrónomo estadounidense James W. Christy descubrió su luna Caronte . Esto le permitió, junto con Robert Sutton Harrington del Observatorio Naval de los Estados Unidos, medir la masa del sistema Plutón-Caronte directamente observando el movimiento orbital de la luna alrededor de Plutón. [42] Determinaron que la masa de Plutón era de 1,31 × 10 22 kg; aproximadamente una quincuagésima parte de la de la Tierra o una sexta parte de la de la Luna, y demasiado pequeña para explicar las discrepancias observadas en las órbitas de los planetas exteriores. La predicción de Lowell había sido una coincidencia: si había un Planeta X, no era Plutón. [44]
Después de 1978, varios astrónomos continuaron la búsqueda del Planeta X de Lowell, convencidos de que, dado que Plutón ya no era un candidato viable, un décimo planeta invisible debía estar perturbando a los planetas exteriores. [45]
En los años 1980 y 1990, Robert Harrington dirigió una investigación para determinar la causa real de las aparentes irregularidades. [45] Calculó que cualquier Planeta X estaría aproximadamente a tres veces la distancia de Neptuno al Sol; su órbita sería altamente excéntrica y fuertemente inclinada con respecto a la eclíptica: la órbita del planeta estaría en un ángulo de aproximadamente 32 grados con respecto al plano orbital de los otros planetas conocidos. [46] Esta hipótesis tuvo una recepción mixta. El conocido escéptico del Planeta X Brian G. Marsden del Minor Planet Center señaló que estas discrepancias eran una centésima parte del tamaño de las notadas por Le Verrier, y podrían deberse fácilmente a un error de observación. [47]
En 1972, Joseph Brady, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, estudió las irregularidades en el movimiento del cometa Halley . Brady afirmó que podrían haber sido causadas por un planeta del tamaño de Júpiter situado más allá de Neptuno, a 59 UA, que se encuentra en una órbita retrógrada alrededor del Sol. [48] Sin embargo, tanto Marsden como el defensor del Planeta X, P. Kenneth Seidelmann, atacaron la hipótesis, demostrando que el cometa Halley expulsa chorros de material de forma aleatoria e irregular, lo que provoca cambios en su propia trayectoria orbital, y que un objeto tan masivo como el Planeta X de Brady habría afectado gravemente a las órbitas de los planetas exteriores conocidos. [49]
Aunque su misión no implicaba la búsqueda del Planeta X, el observatorio espacial IRAS fue noticia brevemente en 1983 debido a un "objeto desconocido" que al principio se describió como "posiblemente tan grande como el planeta gigante Júpiter y posiblemente tan cercano a la Tierra que sería parte de este Sistema Solar". [50] Un análisis posterior reveló que de varios objetos no identificados, nueve eran galaxias distantes y el décimo era " cirros interestelares "; no se encontró que ninguno fuera un cuerpo del Sistema Solar. [51]
En 1988, AA Jackson y RM Killen estudiaron la estabilidad de la resonancia de Plutón con Neptuno colocando "planetas X" de prueba con diversas masas y a distintas distancias de Plutón. Las órbitas de Plutón y Neptuno están en una resonancia 3:2, lo que impide su colisión o incluso cualquier aproximación, independientemente de su separación en el eje z . Se descubrió que la masa del objeto hipotético tenía que superar 5 masas terrestres para romper la resonancia, y el espacio de parámetros es bastante grande y podría haber existido una gran variedad de objetos más allá de Plutón sin perturbar la resonancia. Se han integrado hacia adelante cuatro órbitas de prueba de un planeta transplutoniano durante cuatro millones de años para determinar los efectos de dicho cuerpo en la estabilidad de la resonancia 3:2 Neptuno-Plutón. Los planetas situados más allá de Plutón, con masas de 0,1 y 1,0 masas terrestres en órbitas a 48,3 y 75,5 UA, respectivamente, no alteran la resonancia 3:2. Los planetas de prueba de 5 masas terrestres con semiejes mayores de 52,5 y 62,5 UA alteran la libración de cuatro millones de años del argumento del perihelio de Plutón. [52]
Harrington murió en enero de 1993, sin haber encontrado el Planeta X. [53] Seis meses antes, E. Myles Standish había utilizado datos del sobrevuelo de Neptuno de la Voyager 2 en 1989, que había revisado la masa total del planeta hacia abajo en un 0,5% (una cantidad comparable a la masa de Marte ) [53] para recalcular su efecto gravitacional sobre Urano. [54] Cuando la masa recién determinada de Neptuno se utilizó en las Efemérides de Desarrollo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL DE), las supuestas discrepancias en la órbita de Urano, y con ellas la necesidad de un Planeta X, desaparecieron. [4] No hay discrepancias en las trayectorias de ninguna sonda espacial como Pioneer 10 , Pioneer 11 , Voyager 1 y Voyager 2 que puedan atribuirse a la atracción gravitatoria de un gran objeto no descubierto en el Sistema Solar exterior. [55] Hoy en día, la mayoría de los astrónomos coinciden en que el Planeta X, tal como lo definió Lowell, no existe. [56]
Tras el descubrimiento de Plutón y Caronte, no se encontraron más objetos transneptunianos (TNO) hasta 15760 Albion en 1992. [57] Desde entonces, se han descubierto miles de estos objetos. La mayoría se reconocen ahora como parte del cinturón de Kuiper , un enjambre de cuerpos helados que quedaron de la formación del Sistema Solar y que orbitan cerca del plano eclíptico justo más allá de Neptuno. Aunque ninguno era tan grande como Plutón, algunos de estos distantes objetos transneptunianos, como Sedna , fueron descritos inicialmente en los medios como "nuevos planetas". [58]
En 2005, el astrónomo Mike Brown y su equipo anunciaron el descubrimiento de 2003 UB 313 (posteriormente llamado Eris en honor a la diosa griega de la discordia y la discordia), un objeto transneptuniano que entonces se pensaba que era apenas más grande que Plutón. [59] Poco después, un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA describió al objeto como el "décimo planeta". [60]
Eris nunca fue clasificado oficialmente como planeta, y la definición de planeta de 2006 definió tanto a Eris como a Plutón no como planetas sino como planetas enanos porque no han despejado sus vecindarios . [5] No orbitan alrededor del Sol solos, sino como parte de una población de objetos de tamaño similar. Plutón en sí mismo ahora es reconocido como miembro del cinturón de Kuiper y el planeta enano más grande, más grande que el más masivo Eris.
Varios astrónomos, en particular Alan Stern , el jefe de la misión New Horizons de la NASA a Plutón, sostienen que la definición de la IAU es errónea y que Plutón y Eris, y todos los grandes objetos transneptunianos, como Makemake , Sedna , Quaoar , Gonggong y Haumea , deberían considerarse planetas por derecho propio. [61] Sin embargo, el descubrimiento de Eris no rehabilitó la teoría del Planeta X porque es demasiado pequeño para tener efectos significativos en las órbitas de los planetas exteriores. [62]
Aunque la mayoría de los astrónomos aceptan que el Planeta X de Lowell no existe, algunos han revivido la idea de que un gran planeta invisible podría crear efectos gravitacionales observables en el Sistema Solar exterior. A estos objetos hipotéticos se les suele llamar "Planeta X", aunque la concepción de estos objetos puede diferir considerablemente de la propuesta por Lowell. [63] [64]
Cuando se descubrió Sedna , su órbita extrema planteó preguntas sobre su origen. Su perihelio es tan distante (aproximadamente 76 UA (11.400 millones de km; 7.100 millones de mi)) que ningún mecanismo observado actualmente puede explicar la órbita distante excéntrica de Sedna. Está demasiado lejos de los planetas como para haber sido afectado por la gravedad de Neptuno o los otros planetas gigantes y demasiado ligado al Sol como para ser afectado por fuerzas externas como las mareas galácticas . Las hipótesis para explicar su órbita incluyen que fue afectado por una estrella que pasaba, que fue capturado de otro sistema planetario o que fue arrastrado a su posición actual por un planeta transneptuniano. [65] La solución más obvia para determinar la órbita peculiar de Sedna sería localizar una serie de objetos en una región similar, cuyas diversas configuraciones orbitales proporcionarían una indicación sobre su historia. Si Sedna hubiera sido atraída a su órbita por un planeta transneptuniano, cualquier otro objeto encontrado en su región tendría un perihelio similar al de Sedna (alrededor de 80 UA (12 mil millones de km; 7,4 mil millones de mi)). [66]
En 2008, Tadashi Mukai y Patryk Sofia Lykawka sugirieron un planeta distante del tamaño de Marte o la Tierra, actualmente en una órbita altamente excéntrica entre 100 y200 UA y un período orbital de 1000 años con una inclinación de 20° a 40°, fue responsable de la estructura del cinturón de Kuiper. Propusieron que las perturbaciones de este planeta excitaron las excentricidades e inclinaciones de los objetos transneptunianos , truncaron el disco planetesimal a 48 UA y separaron las órbitas de objetos como Sedna de Neptuno. Durante la migración de Neptuno, se postula que este planeta fue capturado en una resonancia exterior de Neptuno y evolucionó hacia una órbita de perihelio más alta debido al mecanismo de Kozai que dejó a los objetos transneptunianos restantes en órbitas estables. [67] [68] [69]
En 2012, Rodney Gomes modeló las órbitas de 92 objetos del cinturón de Kuiper y descubrió que seis de esas órbitas eran mucho más alargadas de lo que predecía el modelo. Concluyó que la explicación más simple era la atracción gravitatoria de un planeta compañero distante, como un objeto del tamaño de Neptuno a 1.500 UA. Este objeto del tamaño de Neptuno haría que el perihelio de los objetos con semiejes mayores mayores de 300 UA oscilara, llevándolos a órbitas que cruzan planetas como las de (308933) 2006 SQ 372 y (87269) 2000 OO 67 o a órbitas separadas como la de Sedna. [70]
En 2014, los astrónomos anunciaron el descubrimiento de 2012 VP 113 , un gran objeto con una órbita similar a la de Sedna de 4.200 años y un perihelio de aproximadamente 80 UA, [8] lo que los llevó a sugerir que ofrecía evidencia de un potencial planeta transneptuniano. [71] Trujillo y Sheppard argumentaron que la agrupación orbital de argumentos de perihelio para 2012 VP 113 y otros TNO extremadamente distantes sugiere la existencia de una " súper-Tierra " de entre 2 y 15 masas terrestres más allá de 200 UA y posiblemente en una órbita inclinada a 1.500 UA. [8]
En 2014, astrónomos de la Universidad Complutense de Madrid sugirieron que los datos disponibles en realidad indican más de un planeta transneptuniano; [72] trabajos posteriores sugieren además que la evidencia es lo suficientemente sólida, pero en lugar de estar relacionada con las longitudes de los nodos ascendentes y los argumentos de perihelia, los semiejes mayores y las distancias nodales podrían ser las señales. [73] [74] Trabajos adicionales basados en órbitas mejoradas de 39 objetos todavía indican que podría estar presente más de un perturbador y que uno de ellos podría orbitar el Sol a 300-400 UA. [75]
El 20 de enero de 2016, Brown y Konstantin Batygin publicaron un artículo que corroboraba los hallazgos iniciales de Trujillo y Sheppard; proponían una supertierra (denominada Planeta Nueve ) basada en una agrupación estadística de los argumentos de perihelia (mencionados anteriormente) cerca de cero y también nodos ascendentes cerca de 113° de seis objetos transneptunianos distantes . Estimaron que tenía diez veces la masa de la Tierra (aproximadamente el 60% de la masa de Neptuno) con un semieje mayor de aproximadamente 400-1500 UA . [9] [76] [77]
Incluso sin evidencia gravitacional, Mike Brown, el descubridor de Sedna, ha argumentado que la órbita de 12.000 años de Sedna significa que la probabilidad por sí sola sugiere que existe un objeto del tamaño de la Tierra más allá de Neptuno. La órbita de Sedna es tan excéntrica que pasa solo una pequeña fracción de su período orbital cerca del Sol, donde puede observarse fácilmente. Esto significa que, a menos que su descubrimiento haya sido un accidente extraño, probablemente haya una población sustancial de objetos aproximadamente del diámetro de Sedna aún por observar en su región orbital. [65] Mike Brown señaló que
Sedna tiene aproximadamente tres cuartas partes del tamaño de Plutón. Si hay sesenta objetos de tres cuartas partes del tamaño de Plutón [ahí afuera], entonces probablemente hay cuarenta objetos del tamaño de Plutón... Si hay cuarenta objetos del tamaño de Plutón, entonces probablemente hay diez que son el doble del tamaño de Plutón. Probablemente hay tres o cuatro que son tres veces el tamaño de Plutón, y el más grande de estos objetos... es probablemente del tamaño de Marte o del tamaño de la Tierra. [78] [79] [80]
Sin embargo, Brown señala que, aunque pudiera aproximarse o superar a la Tierra en tamaño, si se encontrara un objeto de este tipo, seguiría siendo un "planeta enano" según la definición actual, porque no habría despejado su vecindario lo suficiente. [78]
Además, se ha especulado sobre la posibilidad de un planeta transneptuniano en torno al llamado " acantilado de Kuiper ". El cinturón de Kuiper termina repentinamente a una distancia de 48 UA (7200 millones de km; 4500 millones de mi) del Sol. Brunini y Melita han especulado que esta caída repentina puede atribuirse a la presencia de un objeto con una masa entre las de Marte y la Tierra situado más allá de las 48 UA. [81]
La presencia de un objeto con una masa similar a la de Marte en una órbita circular a 60 UA (9.000 millones de km; 5.600 millones de mi) da lugar a una población de objetos transneptunianos incompatible con las observaciones. Por ejemplo, reduciría gravemente la población de plutinos . [67] Los astrónomos no han excluido la posibilidad de que exista un objeto con una masa similar a la de la Tierra situado a más de 100 UA (15.000 millones de km; 9.300 millones de mi) con una órbita excéntrica e inclinada. Las simulaciones por computadora de Patryk Lykawka de la Universidad de Kobe han sugerido que un objeto con una masa entre 0,3~0,7 M E , expulsado hacia afuera por Neptuno al principio de la formación del Sistema Solar y actualmente en una órbita alargada entre 101 y 200 UA (15,1 y 29,9 mil millones de km; 9,4 y 18,6 mil millones de mi) del Sol, podría explicar el acantilado de Kuiper y los peculiares objetos desprendidos como Sedna y 2012 VP 113 . [67]
Aunque algunos astrónomos, como Renu Malhotra y David Jewitt, han apoyado cautelosamente estas afirmaciones, otros, como Alessandro Morbidelli, las han descartado como "artificiales". [64] Malhotra y Volk (2017) [82] argumentaron que una variación inesperada en la inclinación de los KBO más allá del acantilado a 50 UA (7500 millones de km; 4600 millones de mi) proporcionó evidencia de un posible planeta del tamaño de Marte, posiblemente hasta 2,4 M E , que reside en el borde del Sistema Solar, al que muchas fuentes de noticias comenzaron a referirse como "Planeta Diez". [83] [82] [84] [85] Poco después de que se propusiera, Lorenzo Iorio demostró que la existencia del hipotético planeta no puede descartarse con los datos de medición de Cassini . [86]
A partir de 2018, varios estudios han descubierto múltiples objetos ubicados más allá del acantilado de Kuiper. Algunos de estos nuevos descubrimientos están cerca de la heliopausa (120 UA) o mucho más allá de ella ( 2018 VG 18 , 2018 AG 37 , 2020 BE 102 , 2020 MK 53 ). Un análisis de los datos TNO disponibles antes de septiembre de 2023 muestra que existe una brecha a aproximadamente 72 UA, lejos de cualquier resonancia de movimiento medio con Neptuno. [87] Tal brecha puede haber sido inducida por un perturbador masivo ubicado más lejos.
Tyche era un hipotético gigante gaseoso que se propuso que se ubicaría en la nube de Oort del Sistema Solar . Fue propuesto por primera vez en 1999 por los astrofísicos John Matese, Patrick Whitman y Daniel Whitmire de la Universidad de Luisiana en Lafayette . [88] Argumentaron que la evidencia de la existencia de Tyche podría verse en un supuesto sesgo en los puntos de origen de los cometas de largo período . En 2013, Matese [89] y Whitmire [90] reevaluaron los datos del cometa y notaron que Tyche, si existiera, sería detectable en el archivo de datos que fue recopilado por el telescopio Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA . [91] En 2014, la NASA anunció que el sondeo WISE había descartado cualquier objeto con las características de Tyche, lo que indica que Tyche, como lo plantearon Matese, Whitman y Whitmire, no existe. [92] [93] [94]
La teoría de los oligarcas sobre la formación de planetas afirma que hubo cientos de objetos del tamaño de planetas, conocidos como oligarcas, en las primeras etapas de la evolución del Sistema Solar. En 2005, el astrónomo Eugene Chiang especuló que, aunque algunos de estos oligarcas se convirtieron en los planetas que conocemos hoy, la mayoría habrían sido arrojados hacia afuera por interacciones gravitacionales. Algunos pueden haber escapado del Sistema Solar por completo para convertirse en planetas flotantes , mientras que otros estarían orbitando en un halo alrededor del Sistema Solar, con períodos orbitales de millones de años. Este halo se encontraría a entre 1.000 y 10.000 UA (150 y 1.500 mil millones de km; 93 y 930 mil millones de mi) del Sol, o entre un tercio y un trigésimo de la distancia a la nube de Oort . [95]
En diciembre de 2015, los astrónomos del Atacama Large Millimeter Array (ALMA) detectaron una breve serie de pulsos de 350 GHz que concluyeron que debían ser una serie de fuentes independientes o una única fuente de rápido movimiento. Decidiendo que esto último era lo más probable, calcularon en función de su velocidad que, si estuviera ligado al Sol, el objeto, al que llamaron "Gna" en honor a una diosa mensajera de rápido movimiento en la mitología nórdica, [96] estaría a unas 12-25 UA de distancia y tendría un diámetro del tamaño de un planeta enano de 220 a 880 km. Sin embargo, si fuera un planeta rebelde no ligado gravitacionalmente al Sol, y tan lejos como 4000 UA, podría ser mucho más grande. [97] El artículo nunca fue aceptado formalmente y ha sido retirado hasta que se confirme la detección. [97] Las reacciones de los científicos al aviso fueron en gran medida escépticas; Mike Brown comentó que, "Si es verdad que ALMA descubrió accidentalmente un objeto masivo del Sistema Solar exterior en su diminuto, diminuto, diminuto campo de visión, eso sugeriría que hay algo así como 200.000 planetas del tamaño de la Tierra en el Sistema Solar exterior... Mejor aún, acabo de darme cuenta de que la existencia de tantos planetas del tamaño de la Tierra desestabilizaría todo el Sistema Solar y todos moriríamos". [96]
A partir de 2023, las siguientes observaciones limitan severamente la masa y la distancia de cualquier posible planeta adicional del Sistema Solar:
