Se desconoce el número de planetas enanos que existen en el Sistema Solar . Las estimaciones han llegado a 200 en el cinturón de Kuiper [1] y más de 10.000 en la región más allá. [2] Sin embargo, la consideración de las densidades sorprendentemente bajas de muchos grandes objetos transneptunianos, así como el análisis espectroscópico de sus superficies, sugiere que el número de planetas enanos puede ser mucho menor, quizás sólo ocho entre los cuerpos conocidos hasta ahora. [3] [4] La Unión Astronómica Internacional (IAU) define los planetas enanos como aquellos que se encuentran en equilibrio hidrostático y señala cinco cuerpos en particular: Ceres en el Sistema Solar interior y cuatro en la región transneptuniana: Plutón , Eris , Haumea , y Makemake . Sólo se ha confirmado que Plutón y Ceres están en equilibrio hidrostático, debido a los resultados de las misiones New Horizons y Dawn . [5] Generalmente se supone que Eris es un planeta enano porque es similar en tamaño a Plutón e incluso más masivo. Haumea y Makemake fueron aceptados como planetas enanos por la IAU a efectos de denominación y mantendrán sus nombres si resulta que no son planetas enanos. Los objetos transneptunianos más pequeños han sido llamados planetas enanos si parecen ser cuerpos sólidos, lo cual es un requisito previo para el equilibrio hidrostático: los planetólogos generalmente incluyen al menos a Gonggong , Quaoar y Sedna . (En la práctica, el requisito del equilibrio hidrostático siempre se flexibiliza, incluso por parte de la IAU, ya que de lo contrario ni siquiera Mercurio sería un planeta).
Además de orbitar directamente alrededor del Sol, la característica que califica a un planeta enano es que tiene "masa suficiente para que su autogravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido de modo que asuma una forma de equilibrio hidrostático ( casi redonda )". [6] [7] [8] Las observaciones actuales son generalmente insuficientes para determinar directamente si un organismo cumple esta definición. A menudo, las únicas pistas sobre los objetos transneptunianos (TNO) son una estimación aproximada de sus diámetros y albedos. Se ha demostrado que los satélites helados de hasta 1.500 kilómetros de diámetro no están en equilibrio, mientras que los objetos oscuros en el sistema solar exterior a menudo tienen bajas densidades, lo que implica que ni siquiera son cuerpos sólidos, y mucho menos planetas enanos controlados gravitacionalmente.
Ceres , que tiene una importante cantidad de hielo en su composición, es el único planeta enano aceptado en el cinturón de asteroides , aunque existen anomalías inexplicables. [9] 4 Vesta , el segundo asteroide más masivo y de composición basáltica, parece tener un interior completamente diferenciado y, por lo tanto, estuvo en equilibrio en algún momento de su historia, pero ya no lo está hoy. [10] El tercer objeto más masivo, 2 Palas , tiene una superficie algo irregular y se cree que tiene sólo un interior parcialmente diferenciado; también es menos helado que Ceres. Michael Brown ha estimado que, debido a que los objetos rocosos como Vesta son más rígidos que los objetos helados, los objetos rocosos de menos de 900 kilómetros (560 millas) de diámetro pueden no estar en equilibrio hidrostático y, por lo tanto, no ser planetas enanos. [1] Los dos asteroides helados más grandes del cinturón exterior, 10 Hygiea y 704 Interamnia, están cerca del equilibrio, pero en el caso de Hygiea esto parece deberse a que fue completamente interrumpido y ahora es un agregado gravitacional de la mayoría de las piezas, e Interamnia ahora es algo alejado del equilibrio debido a los impactos. [9] [11]
Basándose en una comparación con las lunas heladas que han sido visitadas por naves espaciales, como Mimas (redonda de 400 km de diámetro) y Proteus (irregular de 410 a 440 km de diámetro), Brown estimó que un cuerpo helado se relaja hasta alcanzar el equilibrio hidrostático en un diámetro entre 200 y 400 km. [1] Sin embargo, después de que Brown y Tancredi hicieron sus cálculos, una mejor determinación de sus formas mostró que Mimas y las otras lunas elipsoidales de tamaño mediano de Saturno hasta al menos Jápeto (que, con 1.471 km de diámetro, tiene aproximadamente el mismo tamaño como Haumea y Makemake) ya no están en equilibrio hidrostático; también son más helados de lo que probablemente sean los TNO. Tienen formas de equilibrio que se congelaron en su lugar hace algún tiempo y no coinciden con las formas que tendrían los cuerpos de equilibrio con sus velocidades de rotación actuales. [12] Por lo tanto, Rea , con 1528 km de diámetro, es el cuerpo más pequeño para el cual las mediciones gravitacionales son consistentes con el equilibrio hidrostático actual. Ceres, con 950 km de diámetro, está cerca del equilibrio, pero algunas desviaciones de su forma siguen sin explicarse. [13] Objetos mucho más grandes, como la luna de la Tierra y el planeta Mercurio, no están hoy cerca del equilibrio hidrostático, [14] [15] [16] aunque la Luna está compuesta principalmente de roca de silicato y Mercurio de metal (a diferencia de la mayoría candidatos a planetas enanos, que son hielo y roca). Las lunas de Saturno pueden haber estado sujetas a una historia térmica que habría producido formas similares al equilibrio en cuerpos demasiado pequeños para que la gravedad por sí sola pudiera hacerlo. Por tanto, en la actualidad se desconoce si algún objeto transneptuniano más pequeño que Plutón y Eris se encuentra en equilibrio hidrostático. [3] Sin embargo, en la práctica esto no importa, porque la declaración precisa del equilibrio hidrostático en la definición es universalmente ignorada en favor de la redondez y la solidez. [3] [17]
La mayoría de las TNO de tamaño medio, hasta aproximadamente900-1000 km de diámetro tienen densidades significativamente más bajas (~ 1,0–1,2 g/ml ) que cuerpos más grandes como Plutón (1,86 g/cm 3 ). Brown había especulado que esto se debía a su composición, que eran casi enteramente heladas. Sin embargo, Grundy et al. [3] señalan que no se conoce ningún mecanismo o vía evolutiva para que los cuerpos de tamaño mediano sean helados, mientras que tanto los objetos más grandes como los más pequeños son parcialmente rocosos. Demostraron que a las temperaturas predominantes en el cinturón de Kuiper, el hielo de agua es lo suficientemente fuerte como para soportar espacios interiores abiertos (intersticios) en objetos de este tamaño; Llegaron a la conclusión de que los TNO de tamaño mediano tienen densidades bajas por la misma razón que los objetos más pequeños: porque no se han compactado bajo la autogravedad hasta convertirse en objetos completamente sólidos y, por lo tanto, el TNO típico más pequeño queEs poco probable que un planeta con un diámetro de 900 a 1000 km (a la espera de algún otro mecanismo de formación) sea un planeta enano.
En 2010, Gonzalo Tancredi presentó un informe a la IAU evaluando una lista de 46 candidatos transneptunianos para el estatus de planeta enano basándose en un análisis de amplitud de la curva de luz y un cálculo de que el objeto tenía más de 450 kilómetros (280 millas) de diámetro. Se midieron algunos diámetros, algunos fueron estimaciones de mejor ajuste y otros utilizaron un albedo supuesto de 0,10 para calcular el diámetro. De ellos, identificó 15 como planetas enanos según sus criterios (incluidos los 4 aceptados por la IAU), y otros 9 se consideraron posibles. Para ser cautelosos, aconsejó a la IAU que aceptara "oficialmente" como planetas enanos a los tres principales aún no aceptados: Sedna, Orcus y Quaoar. [18] Aunque la IAU había anticipado las recomendaciones de Tancredi, más de una década después la IAU nunca había respondido.
Mike Brown considera que 130 cuerpos transneptunianos son "probablemente" planetas enanos y los clasificó según su tamaño estimado. [19] No considera los asteroides, afirmando que "en el cinturón de asteroides Ceres, con un diámetro de 900 km, es el único objeto lo suficientemente grande como para ser redondo". [19]
Los términos para distintos grados de probabilidad los dividió en:
Además de los cinco aceptados por la IAU, la categoría "casi segura" incluye a Gonggong , Quaoar , Sedna , Orcus , 2002 MS 4 y Salacia . Tenga en cuenta que, aunque el sitio de Brown afirma que se actualiza diariamente, estos objetos más grandes no se han actualizado desde finales de 2013 y, de hecho, las mejores estimaciones actuales de diámetro para Salacia y MS 4 de 2002 son menos de 900 km. (Orcus está en el límite). [20]
Grundy et al. proponen que los TNO oscuros y de baja densidad en el rango de tamaño de aproximadamente400-1000 km son de transición entre cuerpos planetarios más pequeños, porosos (y, por tanto, de baja densidad) y cuerpos planetarios más grandes, más densos, más brillantes y geológicamente diferenciados (como los planetas enanos). Los cuerpos de este rango de tamaño deberían haber comenzado a colapsar los espacios intersticiales sobrantes de su formación, pero no completamente, dejando cierta porosidad residual. [3]
Muchos TNO en el rango de tamaño de aproximadamente400-1000 km tienen densidades extrañamente bajas, en el rango de aproximadamente1,0–1,2 g/cm 3 , que son sustancialmente menores que las de los planetas enanos como Plutón, Eris y Ceres, que tienen densidades cercanas a 2. Brown ha sugerido que los cuerpos grandes de baja densidad deben estar compuestos casi en su totalidad por hielo de agua ya que supuso que los cuerpos de este tamaño serían necesariamente sólidos. Sin embargo, esto deja sin explicar por qué los TNO, tanto mayores de 1.000 km como menores de 400 km, y de hecho los cometas, están compuestos de una fracción sustancial de roca, dejando sólo este rango de tamaño como principalmente helado. Los experimentos con hielo de agua a las presiones y temperaturas relevantes sugieren que podría permanecer una porosidad sustancial en este rango de tamaño, y es posible que agregar roca a la mezcla aumentaría aún más la resistencia al colapso en un cuerpo sólido. Los cuerpos con porosidad interna remanente de su formación podrían, en el mejor de los casos, diferenciarse sólo parcialmente, en sus interiores profundos (si un cuerpo había comenzado a colapsar hasta convertirse en un cuerpo sólido, debería haber evidencia en forma de sistemas de fallas a partir del momento en que su superficie se contrajo). Los albedos más altos de los cuerpos más grandes también son evidencia de una diferenciación total, ya que dichos cuerpos presumiblemente fueron revestidos con hielo de su interior. Grundy y col . [3] proponen, por lo tanto, que los cuerpos de tamaño mediano (< 1.000 km), baja densidad (< 1,4 g/cm 3 ) y bajo albedo (< ~0,2) como Salacia , Varda , Gǃkúnǁʼhòmdímà y (55637) 2002 UX 25 son cuerpos planetarios no diferenciados como Orcus , Quaoar y Caronte . El límite entre las dos poblaciones parecería estar en el rango de aproximadamente900-1000 km , aunque Grundy et al. también sugiere que600 a 700 km podrían constituir un límite superior para retener una porosidad significativa. [3]
Si Grundy et al. [3] son correctos, entonces es probable que muy pocos cuerpos conocidos en el Sistema Solar exterior se hayan compactado en cuerpos completamente sólidos y, por lo tanto, posiblemente se hayan convertido en planetas enanos en algún momento de su pasado o sigan siendo planetas enanos en el presente. Plutón-Caronte, Eris, Haumea, Gonggong, Makemake, Quaoar y Sedna son candidatos conocidos (Plutón) o fuertes (los demás). Orcus nuevamente está en el límite del tamaño, aunque es brillante.
Hay varios cuerpos más pequeños, cuyo diámetro se estima entre 700 y 900 km, de los cuales no se sabe lo suficiente sobre la mayoría de ellos para aplicar estos criterios. Todos ellos son oscuros, en su mayoría con albedos inferiores a 0,11, siendo la excepción el más brillante 2013 FY 27 (0,18); esto sugiere que no son planetas enanos. Sin embargo, Salacia y Varda pueden ser lo suficientemente densas como para ser al menos sólidas. Si Salacia fuera esférica y tuviera el mismo albedo que su luna, tendría una densidad de entre 1,4 y 1,6 g/cm 3 , calculada unos meses después de la evaluación inicial de Grundy et al., aunque todavía tendría un albedo de sólo 0,04. [21] Varda podría tener una densidad más alta de 1,78 ± 0,06 g/cm 3 (se consideró posible aunque menos probable una densidad más baja de 1,23 ± 0,04 g/cm 3 ), publicada el año después de la evaluación inicial de Grundy et al.; [22] su albedo de 0,10 está cerca del de Quaoar.
En 2023, Emery et al. escribió que la espectroscopia de infrarrojo cercano realizada por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) en 2022 sugiere que Sedna, Gonggong y Quaoar se fundieron y diferenciaron internamente y evolucionaron químicamente, como los planetas enanos más grandes Plutón, Eris, Haumea y Makemake, pero a diferencia "todos los KBO más pequeños". Esto se debe a que hay hidrocarburos ligeros presentes en sus superficies (por ejemplo, etano , acetileno y etileno ), lo que implica que el metano se reabastece continuamente y que el metano probablemente provendría de la geoquímica interna. Por otro lado, las superficies de Sedna, Gonggong y Quaoar tienen bajas abundancias de CO y CO 2 , similares a Plutón, Eris y Makemake, pero en contraste con cuerpos más pequeños. Esto sugiere que el umbral para ser planetas enanos en la región transneptuniana es de alrededor de 1000 km de diámetro (incluyendo así sólo a Plutón, Eris, Haumea, Makemake, Sedna, Gonggong y Quaoar), y que incluso Orcus y Salacia pueden no ser planetas enanos. . [4]
Las evaluaciones de la IAU, Tancredi et al., Brown y Grundy et al. para algunos de los posibles planetas enanos son los siguientes. Para la IAU, los criterios de aceptación fueron a efectos de denominación; Quaoar fue llamado planeta enano en un informe anual de la IAU de 2022-2023. [23] Un comunicado de prensa de preguntas y respuestas de la IAU de 2006 fue más específico: estimó que los objetos con masa superior5 × 10 20 kg y un diámetro superior a 800 km (800 km de ancho) estarían "normalmente" en equilibrio hidrostático ("la forma... normalmente estaría determinada por la autogravedad"), pero que "todos los casos límite necesitarían será determinado por observación." [24] Esto se acerca a la sugerencia de Grundy et al. sobre el límite aproximado.
Varios de estos objetos aún no habían sido descubiertos cuando Tancredi et al. hicieron su análisis. El único criterio de Brown es el diámetro; acepta que muchos más son "altamente probables" de ser planetas enanos, para los cuales su umbral es de 600 km (ver más abajo). Grundy et al. No determinó qué cuerpos eran planetas enanos, sino cuáles no podían serlo. Un rojo
marca objetos que no son lo suficientemente densos como para ser cuerpos sólidos; a esto se suma un signo de interrogación para los objetos cuyas densidades se desconocen (todos son oscuros, lo que sugiere que no son planetas enanos). Emery et al. sugieren que Sedna, Quaoar y Gonggong pasaron por fusión interna, diferenciación y evolución química como los planetas enanos más grandes, pero que no todos los KBO más pequeños. [4] No se abordó la cuestión del equilibrio actual; sin embargo, generalmente no se toma en serio a pesar de estar en la definición. (Mercurio es redondo pero se sabe que está fuera de equilibrio; [25] se lo considera universalmente como un planeta según la intención de la IAU y las definiciones geofísicas, más que al pie de la letra). [17] Esto sería relevante para Quaoar, como en 2024, Kiss et al. descubrió que Quaoar tiene una forma elipsoidal incompatible con el equilibrio hidrostático para su giro actual. Plantearon la hipótesis de que Quaoar originalmente tenía una rotación rápida y estaba en equilibrio hidrostático, pero que su forma se "congelaba" y no cambiaba a medida que giraba hacia abajo debido a las fuerzas de marea de su luna Weywot . [26] Si es así, esto se parecería a la situación de Jápeto , la luna de Saturno , que es demasiado achatada para su giro actual. [27] [28] Jápeto generalmente todavía se considera una luna de masa planetaria , [29] aunque no siempre. [30]
Se incluyen dos lunas a modo de comparación: Tritón se formó como un TNO y Caronte es más grande que algunos candidatos a planeta enano.
Los siguientes objetos transneptunianos han medido diámetros de al menos 600 kilómetros (370 millas) dentro de las incertidumbres de medición; este era el umbral para ser considerado un planeta enano "altamente probable" en la evaluación inicial de Brown. Grundy et al. especuló que un diámetro de 600 a 700 km podría representar "el límite superior para retener un espacio poroso interno sustancial", y que los objetos de alrededor de 900 km podrían haber colapsado en su interior pero no lograr diferenciarse por completo. [3] También se han incluido los dos satélites de TNO que superan este umbral: Caronte, la luna de Plutón, y Disnomia, la luna de Eris. La siguiente luna más grande de TNO es Vanth, la luna de Orcus, en442,5 ± 10,2 km y un mal restringido(87 ± 8) × 10 18 kg , con un albedo de aproximadamente el 8%.
A modo de comparación se añade Ceres, generalmente conocido como un planeta enano. También se agregó a modo de comparación Tritón, que se cree que fue un planeta enano en el cinturón de Kuiper antes de ser capturado por Neptuno.
Se han excluido las carrocerías con tamaños muy poco conocidos (por ejemplo , 2018 VG 18 "Farout"). Para complicar la situación de los cuerpos poco conocidos, un cuerpo que se supone que es un objeto único grande podría resultar ser un sistema binario o ternario de objetos más pequeños, como 2013 FY 27 o Lempo . Una ocultación de 2021 de 2004 XR 190 ("Buffy") encontró una cuerda de 560 km: si el cuerpo es aproximadamente esférico, es probable que el diámetro sea superior a 560 km, pero si es alargado, el diámetro medio bien puede ser menos. Las explicaciones y fuentes de las masas y diámetros medidos se pueden encontrar en los artículos correspondientes vinculados en la columna "Designación" de la tabla.
Todas estas categorías están sujetas a cambios con más evidencia.
Para objetos sin un tamaño o masa medidos, los tamaños sólo pueden estimarse asumiendo un albedo. Se cree que la mayoría de los objetos subenanos son oscuros porque no han sido resucitados; esto significa que también son relativamente grandes para sus magnitudes. A continuación se muestra una tabla para albedos supuestos entre 4% (el albedo de Salacia) y 20% (un valor por encima del cual sugiere resurgimiento), y los tamaños que deberían tener los objetos de esos albedos (si son redondos) para producir la magnitud absoluta observada. Los fondos son azules durante >900 km y verde azulado durante >600 km.
Hoy conocemos más de una docena de planetas enanos en el sistema solar [y] se estima que el número final de planetas enanos que descubriremos en el cinturón de Kuiper y más allá bien puede exceder los 10.000.
