Un objeto transneptuniano ( TNO ), también escrito objeto transneptuniano , [1] es cualquier planeta menor del Sistema Solar que orbita alrededor del Sol a una distancia promedio mayor que Neptuno , el cual tiene un semieje mayor orbital de 30,1 unidades astronómicas ( au).
Normalmente, los TNO se dividen a su vez en objetos clásicos y resonantes del cinturón de Kuiper , el disco disperso y los objetos desprendidos , siendo los sednoides los más distantes. [nb 1] A octubre de 2020, el catálogo de planetas menores contiene 678 TNO numerados y más de 2000 no numerados . [3] [4] [5] [6] [7]
El primer objeto transneptuniano descubierto 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 en color y son de color azul grisáceo (BB) o muy rojo (RR). Se cree que están compuestos de mezclas de roca, carbono amorfo y hielos volátiles como agua y metano , recubiertos de tolinas y otros compuestos orgánicos.
Se conocen doce planetas menores con semieje mayor superior a 150 au y perihelio superior a 30 au, que 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 del siglo XX 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 obtenidas durante el sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989 mostraron que el problema era falso. [9] Plutón fue más fácil de encontrar porque tiene la magnitud aparente más alta de todos los objetos transneptunianos conocidos. También tiene una menor inclinación hacia la eclíptica que la mayoría de los otros TNO grandes.
Después del 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 en general se creía que Plutón, clasificado como planeta hasta agosto de 2006, era el único objeto importante más allá de Neptuno. Sólo después del descubrimiento en 1992 de un segundo TNO, 15760 Albion , comenzaron las búsquedas sistemáticas de más objetos de este tipo. Se fotografió una amplia franja del cielo alrededor de la eclíptica y se evaluó digitalmente en busca de objetos que se movían lentamente. Se encontraron cientos de TNO, con diámetros que oscilan entre 50 y 2.500 kilómetros. Eris , el TNO más masivo, fue descubierto en 2005, retomando una larga disputa dentro de la comunidad científica sobre la clasificación de los grandes TNO y si objetos como Plutón pueden considerarse planetas. Plutón y Eris finalmente fueron clasificados como planetas enanos por la Unión Astronómica Internacional . En diciembre de 2018 se anunció el descubrimiento del 2018 VG 18 , apodado "Farout". Farout es el objeto más distante del Sistema Solar observado hasta ahora y está a unas 120 au del Sol. Se necesitan 738 años para 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 de disco dispersos (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 están representadas 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 hacia la derecha, mucho más allá del diagrama, con objetos conocidos a distancias medias más allá de 500 au ( Sedna ) y aphelia más allá de 1000 ( (87269) 2000 OO 67 ).
El cinturón de Edgeworth-Kuiper contiene objetos con una distancia promedio al Sol de 30 a aproximadamente 55 UA, que generalmente tienen órbitas cercanas a circulares con una pequeña inclinación con respecto a la eclíptica . Los objetos del cinturón de Edgeworth-Kuiper se clasifican además en objetos resonantes transneptunianos , que están encerrados en una resonancia orbital con Neptuno , y los objetos clásicos del cinturón de Kuiper , también llamados "cubewanos", que no tienen tal resonancia y se mueven en órbitas casi circulares. , imperturbable por Neptuno. Hay una gran cantidad 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 Edgeworth-Kuiper incluyen 15760 Albion , 50000 Quaoar y Makemake .
Otra subclase de objetos del cinturón de Kuiper son los llamados objetos de dispersión (SO). Estos son objetos no resonantes que se acercan lo suficiente a Neptuno como para que sus órbitas cambien de vez en cuando (como causar cambios en el semieje mayor de al menos 1,5 AU en 10 millones de años) y, por lo tanto, están experimentando dispersión gravitacional . Los objetos dispersos son más fáciles de detectar que otros objetos transneptunianos del mismo tamaño porque se acercan más a la Tierra y algunos tienen perihelio alrededor de 20 AU. 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 en dispersión mayores que la magnitud absoluta 12 en la banda r , correspondientes a diámetros superiores a unos 18 km. Se supone que los objetos en dispersión son la fuente de los llamados cometas de la familia de 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 ni tienen cruce de órbitas planetarias. Un ejemplo típico es el TNO más conocido, Eris . Según el parámetro de Tisserand relativo a Neptuno (T N ), los objetos en el disco disperso se pueden dividir en los objetos "típicos" del disco disperso (SDO, Scattered-near) con un T N inferior a 3, y en el objetos desprendidos (ESDO, dispersos-extendidos) con un T N mayor que 3. Además, los objetos desprendidos tienen una excentricidad promedio en el tiempo mayor que 0,2 [14] Los sednoides son un subgrupo extremo adicional de los objetos desprendidos con perihelio, por lo que distante que se confirma que sus órbitas no pueden explicarse por perturbaciones de los planetas gigantes , [15] ni por interacción con las mareas galácticas . [dieciséis]
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 los espectros proporciona información sobre el origen de los objetos y una posible correlación con otras clases de objetos, concretamente centauros y algunos satélites de planetas gigantes ( Tritón , Phoebe ), que se sospecha se originan en el cinturón de Kuiper . Sin embargo, las interpretaciones suelen ser ambiguas ya que los espectros pueden ajustarse a más de un modelo de composición de la superficie y dependen del tamaño de partícula desconocido. Más significativamente, las superficies ópticas de los cuerpos pequeños están sujetas a modificaciones por radiación intensa, viento solar y micrometeoritos . En consecuencia, la delgada capa de la superficie óptica podría ser bastante diferente del regolito que se encuentra debajo y no ser representativa de la composición general del cuerpo.
Se cree que los TNO pequeños son mezclas de roca y hielo de baja densidad con algún material superficial orgánico ( que contiene carbono ), como la tolina , 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 sin hielo (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 sufren cambios estacionales cuando se acercan al Sol, lo que hace que el límite sea borroso (ver 2060 Quirón y 7968 Elst-Pizarro ) . Sin embargo, las comparaciones de población entre centauros y TNO siguen siendo controvertidas. [17]
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 índices de color conocidos para todos los objetos excepto los más grandes (en colores ligeramente realzados). [18] Como referencia, se representan 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 teorías de diferente origen de las diferentes clases dinámicas:
Mientras que los cuerpos relativamente más oscuros, 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 de infrarrojos 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. [21]
Entre los TNO, como entre los centauros , existe 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. [17] La amplia gama de espectros difiere en la reflectividad en el rojo visible y el infrarrojo cercano. Los objetos neutros presentan un espectro plano, reflejando tanto rojo e infrarrojo como el espectro visible. [23] Los objetos muy rojos presentan una pendiente pronunciada, reflejándose 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, por ejemplo, Orcus ) hasta RR (muy rojo, B-V = 1,08, V−R = 0,71, por ejemplo, Sedna ) con BR e IR como clases intermedias. BR (azul-rojo intermedio) e IR ( moderadamente rojo) se diferencian 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 intensa radiación. Se utilizan cuatro tolinas principales para corregir la pendiente enrojecida:
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 en su mayoría objetos pequeños y oscuros. [21]
Es difícil estimar el diámetro de los TNO. Para objetos muy grandes, con elementos orbitales muy conocidos (como Plutón), los diámetros se pueden medir con precisión mediante la ocultación de estrellas. Para 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 de calor 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 frías temperaturas de los TNO, la radiación térmica se emite en longitudes de onda completamente diferentes (el infrarrojo lejano).
Por tanto, hay dos incógnitas (albedo y tamaño), que pueden determinarse mediante dos mediciones independientes (de la cantidad de luz reflejada y de la 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 la luz es imposible de observar en la superficie de la Tierra, sino sólo desde el espacio utilizando, por ejemplo, el telescopio espacial Spitzer . Para las observaciones terrestres, los astrónomos observan la cola de la radiación del cuerpo negro en el infrarrojo lejano. Esta radiación infrarroja lejana es tan tenue que el método térmico sólo 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 oscilan entre 0,50 y 0,05, lo que da como resultado un rango de tamaño de 1200 a 3700 km para un objeto de magnitud 1,0. [24]
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 pasó por el sistema de Plutón en julio de 2015 [32] y 486958 Arrokoth en enero de 2019. [33]
En 2011, un estudio de diseño exploró un estudio de naves espaciales de Quaoar, Sedna, Makemake, Haumea y Eris. [34]
En 2019, una misión a los TNO incluyó diseños para captura orbital y escenarios de múltiples objetivos. [35] [36]
Algunos TNO que se estudiaron en un documento de estudio de diseño fueron 2002 UX 25 , 1998 WW 31 y Lempo . [36]
La existencia de planetas más allá de Neptuno , desde menos de una masa terrestre ( Sub-Tierra ) hasta una enana marrón se ha postulado a menudo [37] [38] 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 alcance de la nave espacial New Horizons para limitar la posición de dicho cuerpo hipotético. [39]
La NASA ha estado trabajando para lograr un precursor interestelar exclusivo 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. [40] En general, este tipo de estudios de naves espaciales han propuesto un lanzamiento en la década de 2020, e intentarían ir un poco más rápido que las Voyager utilizando la tecnología existente. [40] Un estudio de diseño de 2018 para un precursor interestelar incluyó una visita al planeta menor 50000 Quaoar, en la década de 2030. [41]
Entre los objetos transneptunianos extremos se encuentran tres objetos de perihelio alto clasificados como sednoides : 90377 Sedna , 2012 VP 113 y 541132 Leleākūhonua . Son objetos distantes desprendidos con perihelio mayor a 70 au. Su elevado perihelio los mantiene a una distancia suficiente para evitar importantes perturbaciones gravitacionales de Neptuno. Las explicaciones anteriores 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. [42] [43] [44]
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