Los objetos más grandes que orbitan alrededor del Sol son los ocho planetas . En orden a partir del Sol, se encuentran cuatro planetas terrestres ( Mercurio , Venus , Tierra y Marte ); dos gigantes gaseosos ( Júpiter y Saturno ); y dos gigantes de hielo ( Urano y Neptuno ). Todos los planetas terrestres tienen superficies sólidas. Por el contrario, no todos los planetas gigantes tienen una superficie definida, ya que están compuestos principalmente de gases y líquidos. Más del 99,86% de la masa del Sistema Solar se encuentra en el Sol y casi el 90% de la masa restante se encuentra en Júpiter y Saturno.
Diagrama del disco protoplanetario del Sistema Solar primitivo , a partir del cual se formaron la Tierra y otros cuerpos del Sistema Solar.
El Sistema Solar se formó hace al menos 4.568 millones de años a partir del colapso gravitacional de una región dentro de una gran nube molecular . [b] Esta nube inicial probablemente tenía varios años luz de diámetro y probablemente dio origen a varias estrellas. [14] Como es típico de las nubes moleculares, ésta consistía principalmente en hidrógeno, con algo de helio y pequeñas cantidades de elementos más pesados fusionados por generaciones anteriores de estrellas. [15]
Cuando la nebulosa presolar [15] colapsó, la conservación del momento angular hizo que girara más rápido. El centro, donde se acumuló la mayor parte de la masa, se volvió cada vez más caliente que los alrededores. [14] A medida que la nebulosa en contracción giraba más rápido, comenzó a aplanarse formando un disco protoplanetario con un diámetro de aproximadamente200 AU [14] [16] y una protoestrella densa y caliente en el centro. [17] [18] Los planetas se formaron por acreción de este disco, [19] en el que el polvo y el gas se atrajeron gravitacionalmente entre sí, fusionándose para formar cuerpos cada vez más grandes. Es posible que hayan existido cientos de protoplanetas en el Sistema Solar primitivo, pero se fusionaron, fueron destruidos o expulsados, dejando planetas, planetas enanos y cuerpos menores sobrantes . [20] [21]
Debido a sus puntos de ebullición más elevados, en el cálido Sistema Solar interior cerca del Sol (dentro de la línea de escarcha ) sólo podrían existir metales y silicatos en forma sólida. Con el tiempo formarían los planetas rocosos de Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Debido a que estos materiales refractarios sólo constituían una pequeña fracción de la nebulosa solar, los planetas terrestres no podían crecer mucho. [20]
Los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se formaron más lejos, más allá de la línea de congelación, el punto entre las órbitas de Marte y Júpiter donde el material es lo suficientemente frío como para que los compuestos helados volátiles permanezcan sólidos. Los hielos que formaron estos planetas eran más abundantes que los metales y silicatos que formaron los planetas interiores terrestres, lo que les permitió crecer lo suficiente como para capturar grandes atmósferas de hidrógeno y helio, los elementos más ligeros y abundantes. [20] Los escombros sobrantes que nunca se convirtieron en planetas se congregaron en regiones como el cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper y la nube de Oort. [20]
Al cabo de 50 millones de años, la presión y la densidad del hidrógeno en el centro de la protoestrella se volvieron lo suficientemente grandes como para que comenzara la fusión termonuclear . [22] A medida que el helio se acumula en su núcleo, el Sol se vuelve más brillante; [23] Al principio de su vida en la secuencia principal, su brillo era el 70% del que es hoy. [24] La temperatura, la velocidad de reacción , la presión y la densidad aumentaron hasta que se logró el equilibrio hidrostático : la presión térmica contrarrestaba la fuerza de gravedad. En este punto, el Sol se convirtió en una estrella de la secuencia principal . [25] El viento solar procedente del Sol creó la heliosfera y arrastró el gas y el polvo restantes del disco protoplanetario hacia el espacio interestelar. [23]
Tras la disipación del disco protoplanetario , el modelo de Niza propone que los encuentros gravitacionales entre planetisimales y gigantes gaseosos provocaron que cada uno migrara a órbitas diferentes. Esto provocó una inestabilidad dinámica de todo el sistema, que dispersó a los planetisimales y finalmente colocó a los gigantes gaseosos en sus posiciones actuales. Durante este período, la hipótesis del gran rumbo sugiere que una migración final hacia el interior de Júpiter dispersó gran parte del cinturón de asteroides, lo que provocó el intenso bombardeo tardío de los planetas interiores. [26] [27]
Presente y futuro
El Sistema Solar permanece en un estado relativamente estable y de lenta evolución siguiendo órbitas aisladas y gravitacionalmente ligadas alrededor del Sol. [28] Aunque el Sistema Solar ha sido bastante estable durante miles de millones de años, es técnicamente caótico y eventualmente puede verse alterado . Existe una pequeña posibilidad de que otra estrella atraviese el Sistema Solar en los próximos miles de millones de años. Aunque esto podría desestabilizar el sistema y eventualmente conducir millones de años después a la expulsión de planetas, colisiones de planetas o planetas que choquen contra el Sol, lo más probable es que dejaría el Sistema Solar tal como está hoy. [29]
El Sol actual comparado con su tamaño máximo en la fase de gigante roja
La fase de la secuencia principal del Sol, de principio a fin, durará unos 10 mil millones de años en comparación con alrededor de dos mil millones de años para todas las demás fases posteriores de la vida prerremanente del Sol combinadas . [30] El Sistema Solar permanecerá aproximadamente como se conoce hoy hasta que el hidrógeno en el núcleo del Sol se haya convertido completamente en helio, lo que ocurrirá aproximadamente dentro de 5 mil millones de años. Esto marcará el final de la secuencia principal de vida del Sol. En ese momento, el núcleo del Sol se contraerá con la fusión del hidrógeno que se producirá a lo largo de una capa que rodea al helio inerte, y la producción de energía será mayor que en la actualidad. Las capas exteriores del Sol se expandirán hasta aproximadamente 260 veces su diámetro actual y el Sol se convertirá en una gigante roja . Debido a su mayor superficie, la superficie del Sol será más fría (2600 K (4220 °F) en su punto más frío) que en la secuencia principal. [30]
Se espera que el Sol en expansión vaporice a Mercurio y a Venus, y haga que la Tierra sea inhabitable (posiblemente también la destruya). [31] Con el tiempo, el núcleo estará lo suficientemente caliente para la fusión del helio; el Sol quemará helio durante una fracción del tiempo que quemó hidrógeno en el núcleo. El Sol no tiene suficiente masa para iniciar la fusión de elementos más pesados y las reacciones nucleares en el núcleo disminuirán. Sus capas exteriores serán expulsadas al espacio, dejando tras de sí una densa enana blanca , de la mitad de la masa original del Sol pero sólo del tamaño de la Tierra. [30] Las capas externas expulsadas pueden formar una nebulosa planetaria , devolviendo parte del material que formó el Sol, pero ahora enriquecido con elementos más pesados como el carbono, al medio interestelar . [32] [33]
Características generales
A veces los astrónomos dividen la estructura del Sistema Solar en regiones separadas. El Sistema Solar interior incluye Mercurio, Venus, la Tierra, Marte y los cuerpos del cinturón de asteroides . El Sistema Solar exterior incluye a Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y los cuerpos del cinturón de Kuiper . [34] Desde el descubrimiento del cinturón de Kuiper, las partes más exteriores del Sistema Solar se consideran una región distinta formada por los objetos más allá de Neptuno . [35]
Composición
El componente principal del Sistema Solar es el Sol, una estrella de secuencia principal de tipo G que contiene el 99,86% de la masa conocida del sistema y lo domina gravitacionalmente. [36] Los cuatro cuerpos más grandes en órbita del Sol, los planetas gigantes, representan el 99% de la masa restante, y Júpiter y Saturno juntos comprenden más del 90%. Los objetos restantes del Sistema Solar (incluidos los cuatro planetas terrestres, los planetas enanos, las lunas, los asteroides y los cometas) en conjunto representan menos del 0,002% de la masa total del Sistema Solar. [h]
El Sol está compuesto aproximadamente en un 98% de hidrógeno y helio, [40] al igual que Júpiter y Saturno. [41] [42] Existe un gradiente de composición en el Sistema Solar, creado por el calor y la presión de la luz del Sol primitivo; aquellos objetos más cercanos al Sol, que se ven más afectados por el calor y la presión de la luz, están compuestos por elementos con altos puntos de fusión. Los objetos más alejados del Sol están compuestos en gran parte por materiales con puntos de fusión más bajos. [43] El límite en el Sistema Solar más allá del cual esas sustancias volátiles podrían fusionarse se conoce como línea de escarcha , y se encuentra aproximadamente a cinco veces la distancia de la Tierra al Sol. [5]
Los planetas y otros objetos grandes en órbita alrededor del Sol se encuentran cerca del plano de la órbita de la Tierra, conocido como eclíptica . Los objetos helados más pequeños, como los cometas, orbitan frecuentemente en ángulos significativamente mayores con respecto a este plano. [44] [45] La mayoría de los planetas del Sistema Solar tienen sistemas secundarios propios, orbitados por satélites naturales llamados lunas. Todos los satélites naturales más grandes están en rotación sincrónica , con una cara permanentemente vuelta hacia su padre. Los cuatro planetas gigantes tienen anillos planetarios, discos delgados de partículas diminutas que los orbitan al unísono. [46]
Como resultado de la formación del Sistema Solar , los planetas y la mayoría de los demás objetos orbitan alrededor del Sol en la misma dirección en la que éste gira. Es decir, en el sentido contrario a las agujas del reloj, visto desde arriba del polo norte de la Tierra. [47] Hay excepciones, como el cometa Halley . [48] La mayoría de las lunas más grandes orbitan sus planetas en dirección progrado , coincidiendo con la dirección de rotación planetaria; Tritón , la luna de Neptuno, es la más grande que orbita en sentido opuesto y retrógrado. [49] La mayoría de los objetos más grandes giran alrededor de sus propios ejes en la dirección prograda en relación con su órbita, aunque la rotación de Venus es retrógrada. [50]
En una buena primera aproximación, las leyes del movimiento planetario de Kepler describen las órbitas de los objetos alrededor del Sol. [51] : 433–437 Estas leyes estipulan que cada objeto viaja a lo largo de una elipse con el Sol en un foco , lo que hace que la distancia del cuerpo al Sol varíe a lo largo de su año. El acercamiento más cercano de un cuerpo al Sol se llama perihelio , mientras que su punto más distante del Sol se llama afelio . [52] : 9-6 Con la excepción de Mercurio, las órbitas de los planetas son casi circulares, pero muchos cometas, asteroides y objetos del cinturón de Kuiper siguen órbitas muy elípticas. Las leyes de Kepler sólo explican la influencia de la gravedad del Sol sobre un cuerpo en órbita, no las fuerzas gravitacionales de diferentes cuerpos entre sí. En una escala de tiempo humana, estas perturbaciones pueden explicarse utilizando modelos numéricos , [52] : 9-6, pero el sistema planetario puede cambiar caóticamente a lo largo de miles de millones de años. [53]
El momento angular del Sistema Solar es una medida de la cantidad total de momento orbital y de rotación que poseen todos sus componentes en movimiento. [54] Aunque el Sol domina el sistema en masa, representa sólo alrededor del 2% del momento angular. [55] [56] Los planetas, dominados por Júpiter, representan la mayor parte del resto del momento angular debido a la combinación de su masa, órbita y distancia del Sol, con una contribución posiblemente significativa de los cometas. [55]
Distancias y escalas
Diagrama a escala de distancia entre planetas, con la barra blanca mostrando variaciones orbitales. El tamaño de los planetas no está a escala.
El radio del Sol es 0,0047 AU (700.000 km; 400.000 mi). [57] Así, el Sol ocupa el 0,00001% (1 parte en 10 7 ) del volumen de una esfera con un radio del tamaño de la órbita de la Tierra, mientras que el volumen de la Tierra es aproximadamente una millonésima parte (10 −6 ) del del Sol. Júpiter, el planeta más grande, es5,2 AU del Sol y tiene un radio de 71.000 km (0,00047 AU; 44.000 millas), mientras que el planeta más distante, Neptuno, está30 AU del Sol. [42] [58]
Con algunas excepciones, cuanto más lejos está un planeta o cinturón del Sol, mayor es la distancia entre su órbita y la órbita del siguiente objeto más cercano al Sol. Por ejemplo, Venus está aproximadamente 0,33 AU más lejos del Sol que Mercurio, mientras que Saturno está a 4,3 AU de Júpiter y Neptuno se encuentra a 10,5 AU de Urano. Se han hecho intentos de determinar una relación entre estas distancias orbitales, como la ley de Titius-Bode [59] y el modelo de Johannes Kepler basado en los sólidos platónicos , [60] pero los descubrimientos en curso han invalidado estas hipótesis. [61]
Algunos modelos del Sistema Solar intentan transmitir las escalas relativas involucradas en el Sistema Solar en términos humanos. Algunos son de pequeña escala (y pueden ser mecánicos, llamados planetarios ), mientras que otros se extienden por ciudades o áreas regionales. [62] El modelo a escala más grande, el Sistema Solar de Suecia , utiliza el Avicii Arena de Estocolmo de 110 metros (361 pies) como su sustituto del Sol y, siguiendo la escala, Júpiter tiene 7,5 metros (25 pies) de altura. esfera en el aeropuerto Arlanda de Estocolmo , a 40 km (25 millas) de distancia, mientras que el objeto actual más lejano, Sedna , es una esfera de 10 cm (4 pulgadas) en Luleå , a 912 km (567 millas) de distancia. [63] [64]
Si la distancia Sol-Neptuno se escala a 100 metros (330 pies), entonces el Sol tendría aproximadamente 3 cm (1,2 pulgadas) de diámetro (aproximadamente dos tercios del diámetro de una pelota de golf), los planetas gigantes serían todos más pequeños. de aproximadamente 3 mm (0,12 pulgadas), y el diámetro de la Tierra junto con el de los otros planetas terrestres sería más pequeño que el de una pulga (0,3 mm o 0,012 pulgadas) a esta escala. [65]
Habitabilidad
Además de la energía solar, la característica principal del Sistema Solar que permite la presencia de vida es la heliosfera y los campos magnéticos planetarios (para aquellos planetas que los tienen). Estos campos magnéticos protegen parcialmente al Sistema Solar de partículas interestelares de alta energía llamadas rayos cósmicos . La densidad de los rayos cósmicos en el medio interestelar y la fuerza del campo magnético del Sol cambian en escalas de tiempo muy largas, por lo que el nivel de penetración de los rayos cósmicos en el Sistema Solar varía, aunque se desconoce en qué medida. [66]
La zona de habitabilidad del Sistema Solar se ubica convencionalmente en el Sistema Solar interior, donde las temperaturas superficiales planetarias o atmosféricas admiten la posibilidad de agua líquida . [67] La habitabilidad podría ser posible en los océanos subterráneos de varias lunas exteriores del Sistema Solar. [68]
Comparación con sistemas extrasolares
Comparación de las zonas habitables para diferentes temperaturas estelares, con una muestra de exoplanetas conocidos más la Tierra, Marte y Venus
Comparado con muchos sistemas extrasolares, el Sistema Solar se destaca por carecer de planetas interiores a la órbita de Mercurio. [69] [70] El Sistema Solar conocido carece de supertierras , planetas entre una y diez veces más masivos que la Tierra, [69] aunque el hipotético Planeta Nueve , si existe, podría ser una supertierra orbitando en el borde del Sistema Solar. [71]
Es poco común que sólo tenga pequeños gigantes terrestres y grandes gaseosos; en otros lugares son típicos los planetas de tamaño intermedio, tanto rocosos como gaseosos, por lo que no existe una "brecha" como se ve entre el tamaño de la Tierra y el de Neptuno (con un radio 3,8 veces mayor). Como muchas de estas súper Tierras están más cerca de sus respectivas estrellas que Mercurio del Sol, ha surgido la hipótesis de que todos los sistemas planetarios comienzan con muchos planetas cercanos y que, típicamente, una secuencia de sus colisiones provoca la consolidación de masa en unos pocos. planetas más grandes, pero en el caso del Sistema Solar las colisiones provocaron su destrucción y expulsión. [69] [72]
Las órbitas de los planetas del Sistema Solar son casi circulares. En comparación con muchos otros sistemas, tienen una excentricidad orbital menor . [69] Aunque hay intentos de explicarlo en parte con un sesgo en el método de detección de velocidad radial y en parte con interacciones prolongadas de un número bastante elevado de planetas, las causas exactas siguen sin determinarse. [69] [73]
Sol
El Sol en verdadero color blanco.
El Sol es la estrella del Sistema Solar y, con diferencia, su componente más masivo. Su gran masa (332.900 masas terrestres ), [74] que comprende el 99,86% de toda la masa del Sistema Solar, [75] produce temperaturas y densidades en su núcleo lo suficientemente altas como para sostener la fusión nuclear de hidrógeno en helio. [76] Esto libera una enorme cantidad de energía , en su mayor parte irradiada al espacio como radiación electromagnética que alcanza su punto máximo en la luz visible . [77] [78]
Debido a que el Sol fusiona hidrógeno en su núcleo, es una estrella de la secuencia principal. Más concretamente, se trata de una estrella de secuencia principal de tipo G2 , donde la designación de tipo hace referencia a su temperatura efectiva . Las estrellas más calientes de la secuencia principal son más luminosas pero de vida más corta. La temperatura del Sol es intermedia entre la de las estrellas más calientes y la de las más frías. Las estrellas más brillantes y calientes que el Sol son raras, mientras que las estrellas sustancialmente más débiles y frías, conocidas como enanas rojas , constituyen aproximadamente el 75% de las estrellas fusoras de la Vía Láctea . [79]
El Sol es una población de estrellas que se formó en los brazos espirales de la Vía Láctea . Tiene una mayor abundancia de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio (" metales " en el lenguaje astronómico) que las estrellas de población II más antiguas del bulbo y el halo galácticos . [80] Elementos más pesados que el hidrógeno y el helio se formaron en los núcleos de estrellas antiguas y en explosión, por lo que la primera generación de estrellas tuvo que morir antes de que el universo pudiera enriquecerse con estos átomos. Las estrellas más antiguas contienen pocos metales, mientras que las estrellas nacidas más tarde tienen más. Se cree que esta mayor metalicidad fue crucial para el desarrollo de un sistema planetario en el Sol porque los planetas se formaron a partir de la acumulación de "metales". [81]
La región del espacio dominada por la magnetosfera solar es la heliosfera , que abarca gran parte del Sistema Solar. Junto con la luz , el Sol irradia una corriente continua de partículas cargadas (un plasma ) llamada viento solar . Esta corriente se propaga hacia afuera a velocidades de 900.000 kilómetros por hora (560.000 mph) a 2.880.000 kilómetros por hora (1.790.000 mph), [82] llenando el vacío entre los cuerpos del Sistema Solar. El resultado es una atmósfera fina y polvorienta, llamada medio interplanetario , que se extiende al menos hasta100 UA . [83]
La actividad en la superficie del Sol, como las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal , perturba la heliosfera, creando clima espacial y provocando tormentas geomagnéticas . [84] Las eyecciones de masa coronal y eventos similares expulsan un campo magnético y enormes cantidades de material de la superficie del Sol. La interacción de este campo magnético y material con el campo magnético de la Tierra canaliza partículas cargadas hacia la atmósfera superior de la Tierra, donde sus interacciones crean auroras que se ven cerca de los polos magnéticos . [85] La estructura estable más grande dentro de la heliosfera es la lámina de corriente heliosférica , una forma espiral creada por las acciones del campo magnético giratorio del Sol sobre el medio interplanetario. [86] [87]
Sistema Solar Interior
El Sistema Solar interior es la región que comprende los planetas terrestres y los asteroides . [88] Compuestos principalmente de silicatos y metales, [89] los objetos del Sistema Solar interior están relativamente cerca del Sol; el radio de toda esta región es menor que la distancia entre las órbitas de Júpiter y Saturno. Esta región se encuentra dentro de la línea de heladas , que es un poco menos que5 AU del Sol. [44]
Los cuatro planetas terrestres o interiores tienen composiciones densas y rocosas, pocas o ninguna luna y ningún sistema de anillos . Están compuestos en gran parte por minerales refractarios como los silicatos —que forman sus cortezas y mantos— y metales como el hierro y el níquel que forman sus núcleos . Tres de los cuatro planetas interiores (Venus, la Tierra y Marte) tienen atmósferas lo suficientemente sustanciales como para generar clima; todos tienen cráteres de impacto y características de superficie tectónica , como valles de rift y volcanes. [90]
Mercurio (0,31–0,59 AU del Sol)[D 6]es el planeta más pequeño del Sistema Solar. Su superficie es grisácea, con unde rupas(acantilado) expansivo generado a partir defallas de cabalgamientoysistemas de rayosformados porrestos de eventos de impacto.[91]En el pasado, Mercurio era volcánicamente activo, produciendo suavesbasálticassimilares a la Luna.[92]Es probable que Mercurio tenga una corteza de silicato y un gran núcleo de hierro.[93][94]Mercurio tiene una atmósfera muy tenue, que consiste ende viento solary átomos expulsados.[95]Mercurio no tiene satélites naturales.[96]
Venus (0,72–0,73 AU)[D 6]tiene una atmósfera blanquecina y reflectante que está compuesta principalmente dedióxido de carbono. En la superficie, la presión atmosférica es noventa veces más densa que en el nivel del mar de la Tierra.[97]Venus es el planeta más caliente, con temperaturas superficiales superiores a 400 °C (752 °F), principalmente debido a la cantidad degases de efecto invernaderoen la atmósfera.[98]El planeta carece de un campo magnético protector que lo proteja contravientosolar, lo que sugiere que su atmósfera está sostenida por actividad volcánica.[99]Su superficie muestra amplia evidencia de actividad volcánica contectónica de tapa.[100]Venus no tiene satélites naturales.[101]
La Luna es el único satélite natural de la Tierra. [110] Su diámetro es un cuarto del tamaño del de la Tierra. [111] Su superficie está cubierta de regolito muy fino y dominada por cráteres de impacto . [112] [113] Grandes manchas oscuras en la Luna, marías , se forman a partir de actividad volcánica pasada. [114] La atmósfera de la Luna es extremadamente delgada y consiste en un vacío parcial con densidades de partículas inferiores a 10 7 por cm −3 . [115]
Marte (1,38–1,67 AU)[D 6]tiene un radio de aproximadamente la mitad del de la Tierra.[116]La mayor parte del planeta es roja debido alóxido de hierroen el suelo marciano,[117]y las regiones polares están cubiertas decapas de hielo blancashechas de agua ydióxido de carbono.[118]Marte tiene una atmósfera compuesta principalmente de dióxido de carbono, con una presión superficial del 0,6% de la de la Tierra, que es suficiente para soportar algunos fenómenos meteorológicos.[119]Su superficie está salpicada de volcanes yvalles de rift, y tiene una rica colección deminerales.[120][121]Marte tiene una estructura interna altamentediferenciaday perdió su magnetosfera hace 4 mil millones de años.[122][123]Marte tiene dos lunas pequeñas:[124]
Fobos es la luna interior de Marte. Es un objeto pequeño, de forma irregular, con un radio medio de 11 km (7 millas). Su superficie es muy irreflectante y está dominada por cráteres de impacto. [D 7] [125] En particular, la superficie de Fobos tiene un cráter de impacto Stickney muy grande que tiene aproximadamente 4,5 km (2,8 millas) de radio. [126]
Deimos es la luna exterior de Marte. Al igual que Fobos, tiene forma irregular, con un radio medio de 6 km (4 millas) y su superficie refleja poca luz. [D 8] [D 9] Sin embargo, la superficie de Deimos es notablemente más suave que la de Fobos porque el regolito cubre parcialmente los cráteres de impacto. [127]
asteroides
Descripción general del Sistema Solar interior hasta la órbita de Júpiter
Los asteroides, excepto el más grande, Ceres, están clasificados como pequeños cuerpos del Sistema Solar y están compuestos principalmente de minerales carbonáceos , rocosos refractarios y metálicos, con algo de hielo. [128] [129] Su tamaño varía desde unos pocos metros hasta cientos de kilómetros.Muchos asteroides se dividen en grupos y familias de asteroides según sus características orbitales. Algunos asteroides tienen satélites naturales que los orbitan , es decir, asteroides que orbitan alrededor de asteroides más grandes. [130]
Los asteroides que cruzan Marte son aquellos con perhihelio superior a 1,3 AU que cruzan la órbita de Marte. [139] A partir de 2024, la NASA enumera 26.182 asteroides confirmados que cruzan Marte, [135]
cinturón de asteroides
El cinturón de asteroides ocupa una región en forma de toro entre 2,3 y3,3 AU del Sol, que se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter. Se cree que son restos de la formación del Sistema Solar que no lograron fusionarse debido a la interferencia gravitacional de Júpiter. [140] El cinturón de asteroides contiene decenas de miles, posiblemente millones, de objetos de más de un kilómetro de diámetro. [141] A pesar de esto, es poco probable que la masa total del cinturón de asteroides sea más de una milésima parte de la de la Tierra. [39] El cinturón de asteroides está muy escasamente poblado; Las naves espaciales pasan habitualmente sin incidentes. [142]
Los cuatro asteroides más grandes: Ceres , Vesta , Pallas , Hygiea . Sólo Ceres y Vesta han sido visitados por una nave espacial y, por tanto, tienen una imagen detallada.
A continuación se muestran las descripciones de los tres cuerpos más grandes del cinturón de asteroides. Todos se consideran protoplanetas relativamente intactos , una etapa precursora antes de convertirse en un planeta completamente formado (ver Lista de asteroides excepcionales ): [143] [144] [145]
Ceres (2,55–2,98 AU) es el único planeta enano del cinturón de asteroides.[146]Es el objeto más grande del cinturón, con un diámetro de 940 km (580 millas).[147]Su superficie contiene una mezcla decarbono,[148]agua congelada yhidratados.[149]Hay signos decriovolcánica, dondevolátilcomo el agua hace erupción a la superficie, como se ve enlos puntos brillantes de la superficie.[150]Ceres tiene una atmósfera de vapor de agua muy fina, pero en la práctica es indistinguible del vacío.[151]
Vesta (2,13–3,41 AU) es el segundo objeto más grande del cinturón de asteroides.[152]Sus fragmentos sobreviven como lafamilia de asteroides Vesta[153]y numerososmeteoritos HEDencontrados en la Tierra.[154]La superficie de Vesta, dominada porbasálticoymetamórfico, tiene una composición más densa que la de Ceres.[155]Su superficie está marcada por dos cráteres gigantes:RheasilviayVeneneia.[156]
Palas (2,15–2,57 AU) es el tercer objeto más grande del cinturón de asteroides. [157] Tiene su propia familia de asteroides Pallas . [153] No se sabe mucho sobre Palas porque nunca ha sido visitada por una nave espacial, [158] aunque se predice que su superficie estará compuesta de silicatos. [159]
Los asteroides Hilda están en resonancia 3:2 con Júpiter; es decir, dan tres vueltas al Sol por cada dos órbitas jovianas. [160] Se encuentran en tres grupos vinculados entre Júpiter y el cinturón de asteroides principal.
Los troyanos son cuerpos ubicados dentro de los puntos de Lagrange gravitacionalmente estables de otro cuerpo : L 4 , 60° por delante en su órbita, o L 5 , 60° por detrás en su órbita. [161] Se sabe que todos los planetas, excepto Mercurio y Saturno, poseen al menos un troyano. [162] [163] [164] La población de troyanos de Júpiter es aproximadamente igual a la del cinturón de asteroides. [165] Después de Júpiter, Neptuno posee la mayor cantidad de troyanos confirmados, con 28. [166]
Sistema Solar Exterior
La región exterior del Sistema Solar alberga los planetas gigantes y sus grandes lunas. Los centauros y muchos cometas de período corto orbitan en esta región. Debido a su mayor distancia del Sol, los objetos sólidos del Sistema Solar exterior contienen una mayor proporción de volátiles, como agua, amoníaco y metano, que los del Sistema Solar interior porque las temperaturas más bajas permiten que estos compuestos permanezcan sólidos. sin tasas significativas de sublimación . [20]
Planetas exteriores
Los planetas exteriores Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno , comparados con los planetas interiores Tierra, Venus, Marte y Mercurio en la parte inferior derecha.
Los cuatro planetas exteriores, llamados planetas gigantes o planetas jovianos, representan colectivamente el 99% de la masa que se sabe que orbita alrededor del Sol. [h] Los cuatro planetas gigantes tienen múltiples lunas y un sistema de anillos, aunque sólo los anillos de Saturno se observan fácilmente desde la Tierra. [90] Júpiter y Saturno están compuestos principalmente por gases con puntos de fusión extremadamente bajos, como el hidrógeno, el helio y el neón , [167] de ahí su designación como gigantes gaseosos . [168] Urano y Neptuno son gigantes de hielo , [169] lo que significa que están compuestos significativamente de "hielo" en el sentido astronómico , como en compuestos químicos con puntos de fusión de hasta unos pocos cientos de Kelvin [167] como agua, metano, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono . [170] Las sustancias heladas constituyen la mayoría de los satélites de los planetas gigantes y los objetos pequeños que se encuentran más allá de la órbita de Neptuno. [170] [171]
Júpiter (4,95–5,46 AU)[D 6]es el planeta más grande y masivo del Sistema Solar. En la superficie hay bandas de nubes de color marrón anaranjado y blanco que se mueven según los principios de lacirculación atmosférica, con tormentas gigantes arremolinándose en la superficie, como laGran Mancha Rojay varios "óvalos" blancos.Júpiter posee una magnetosfera muy fuerte, suficiente para redirigirla radiación ionizantey provocaraurorasen sus polos.[172]A partir de 2024, Júpiter tiene95 satélites confirmados, que se pueden clasificar aproximadamente en tres grupos:
El grupo Amaltea, formado por Metis , Adrastea , Amaltea y Tebe . Orbitan sustancialmente más cerca de Júpiter que otros satélites. [173] Los materiales de estos satélites naturales son la fuente del débil anillo de Júpiter. [174]
Satélites irregulares, formados por satélites naturales sustancialmente más pequeños. Tienen órbitas más distantes que los objetos enumerados anteriormente. [176]
Saturno (9,08–10,12 AU)[D 6]sistema de anillosvisibles distintivoque orbita alrededor de su ecuador, que está compuesto de pequeñas partículas de hielo y roca. Al igual que Júpiter, está compuesto principalmente de hidrógeno y helio.[177]En sus polos norte y sur, Saturno tiene peculiarestormentas en forma de hexágonomás grandes que el diámetro de la Tierra.Saturno tiene una magnetosferacapaz de producir auroras débiles. A fecha de 2024, Saturno cuenta con146 satélites confirmados, agrupados de la siguiente manera:
Lunas anulares y pastoras , que orbitan dentro o cerca de los anillos de Saturno. Una luna pequeña sólo puede limpiar parcialmente el polvo en su órbita, [178] mientras que los pastores de anillos pueden limpiar completamente el polvo, formando espacios visibles en los anillos. [179]
Grandes satélites interiores, formados por Mimas , Encelado , Tetis y Dione . Todos estos satélites orbitan dentro del anillo E de Saturno . Todos están compuestos principalmente de hielo de agua y se cree que tienen una estructura interna diferenciada. [180]
Lunas troyanas, formadas por Calipso y Telesto (troyanos de Tetis), y Helena y Polideuces (troyanos de Dione). Estas pequeñas lunas comparten sus órbitas con Tetis y Dione, a la cabeza o detrás de ambas. [181] [182]
Grandes satélites exteriores, formados por Rea , Titán , Hiperión y Jápeto . [180] En particular, Titán es el único satélite del Sistema Solar que tiene una atmósfera sustancial. [183]
Satélites irregulares, formados por satélites naturales sustancialmente más pequeños. Tienen órbitas más distantes que los objetos enumerados anteriormente. Phoebe es el satélite irregular más grande de Saturno. [184]
Urano (18,3–20,1 AU),[D 6]único entre los planetas, orbita alrededor del Sol de lado ya que suinclinación axiales >90°. Esto le da al planeta una variación estacional extrema a medida que cada polo apunta hacia el Sol y luego se aleja de él.[185]La capa exterior de Urano tiene uncian, pero debajo de estas nubes contienenmuchos misterios sobre sus fenómenos climáticos, como sucalor internoy su formación errática de nubes. A fecha de 2024, Urano cuenta con28 satélites confirmados, los cuales se dividen en tres grupos:
Satélites interiores, que orbitan dentro del sistema de anillos de Urano. [186] Están muy cerca uno del otro, lo que sugiere que sus órbitas son caóticas . [187]
Grandes satélites, formados por Titania , Oberón , Umbriel , Ariel y Miranda . [188] La mayoría de ellos tienen cantidades aproximadamente iguales de roca y hielo, excepto Miranda, que está hecha principalmente de hielo. [189]
Satélites irregulares, que tienen órbitas más distantes y excéntricas que los objetos enumerados anteriormente. [190]
Neptuno (29,9–30,5 AU)[D 6]es el planeta más lejano conocido en el Sistema Solar. Su atmósfera exterior tiene un color cian ligeramente apagado, con tormentas ocasionales en la superficie que parecen manchas oscuras. Al igual que Urano, muchos fenómenos atmosféricos de Neptuno siguen sin explicación, comola temperatura anormalmente alta determosferaA fecha de 2024, Neptuno cuenta con16 satélites confirmados, los cuales se dividen en dos grupos:
Satélites regulares, que tienen órbitas circulares que se encuentran cerca del ecuador de Neptuno. [184]
Los satélites irregulares, que como su nombre indica, tienen órbitas menos regulares. Una de ellas, Tritón , es la luna más grande de Neptuno. Es geológicamente activo, con géiseres de gas nitrógeno en erupción y posee una atmósfera de nitrógeno fina y turbia. [191] [183]
centauros
Los centauros son cuerpos helados parecidos a cometas cuyos semiejes mayores son mayores que los de Júpiter y menores que los de Neptuno (entre 5,5 y 30 UA). Se trata del antiguo cinturón de Kuiper y de objetos de discos dispersos (SDO, por sus siglas en inglés) que fueron perturbados gravitacionalmente más cerca del Sol por los planetas exteriores y que se espera que se conviertan en cometas o sean expulsados del Sistema Solar. [38] Si bien la mayoría de los centauros están inactivos y parecen asteroides, algunos exhiben una clara actividad cometaria, como el primer centauro descubierto, 2060 Chiron , que ha sido clasificado como un cometa (95P) porque desarrolla un coma tal como lo hacen los cometas cuando acercarse al Sol. [192] El centauro más grande conocido, 10199 Chariklo , tiene un diámetro de aproximadamente 250 km (160 millas) y es uno de los pocos planetas menores que se sabe que posee un sistema de anillos. [193] [194]
Región transneptuniana
Más allá de la órbita de Neptuno se encuentra la zona de la " región transneptuniana ", con el cinturón de Kuiper en forma de rosquilla, hogar de Plutón y varios otros planetas enanos, y un disco superpuesto de objetos dispersos, que está inclinado hacia el plano de la Sistema Solar y llega mucho más lejos que el cinturón de Kuiper. Toda la región está todavía en gran medida inexplorada . Parece estar formado abrumadoramente por muchos miles de pequeños mundos (el más grande tiene un diámetro de sólo una quinta parte del de la Tierra y una masa mucho menor que la de la Luna) compuestos principalmente de roca y hielo. Esta región a veces se describe como la "tercera zona del Sistema Solar", que encierra el Sistema Solar interior y exterior. [195]
cinturón de kuiper
Gráfico de objetos alrededor del cinturón de Kuiper y otras poblaciones de asteroides. J, S, U y N denotan Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.Clasificación orbital de los objetos del cinturón de Kuiper. Se marcan algunos cúmulos que están sujetos a resonancia orbital .
El cinturón de Kuiper es un gran anillo de escombros similar al cinturón de asteroides, pero formado principalmente por objetos compuestos principalmente de hielo. [196] Se extiende entre 30 y 50 AU del Sol. Está compuesto principalmente por pequeños cuerpos del Sistema Solar, aunque los pocos más grandes probablemente sean lo suficientemente grandes como para ser planetas enanos. [197] Se estima que hay más de 100.000 objetos del cinturón de Kuiper con un diámetro superior a 50 km (30 millas), pero se cree que la masa total del cinturón de Kuiper es sólo una décima o incluso una centésima de la masa de la Tierra. [38] Muchos objetos del cinturón de Kuiper tienen satélites, [198] y la mayoría tiene órbitas que están sustancialmente inclinadas (~10°) con respecto al plano de la eclíptica. [199]
El cinturón de Kuiper se puede dividir a grandes rasgos en cinturón " clásico " y objetos resonantes transneptunianos . [196] Estos últimos tienen órbitas cuyos períodos están en una proporción simple con la de Neptuno: por ejemplo, dan dos vueltas alrededor del Sol por cada tres veces que lo hace Neptuno, o una por cada dos. El cinturón clásico está formado por objetos que no tienen resonancia con Neptuno y se extiende desde aproximadamente 39,4 a 47,7 UA. [200] Los miembros del cinturón de Kuiper clásico a veces se denominan "cubewanos", en honor al primero de su tipo descubierto, originalmente designado 1992 QB 1 (y desde entonces llamado Albion); todavía se encuentran en órbitas casi primordiales y de baja excentricidad. [201]
Actualmente, existe un fuerte consenso entre los astrónomos de que cinco miembros del cinturón de Kuiper sonplanetas enanos . [197] [202] Se están considerando muchos candidatos a planetas enanos, en espera de más datos para su verificación. [203]
Plutón (29,7–49,3 AU) es el objeto más grande conocido en el cinturón de Kuiper. Plutón tiene una órbita relativamente excéntrica, inclinada 17 grados con respecto alplano de la eclíptica. Plutón tiene unaresonancia de 2:3con Neptuno, lo que significa que Plutón orbita dos veces alrededor del Sol por cada tres órbitas neptunianas. Los objetos del cinturón de Kuiper cuyas órbitas comparten esta resonancia se denominanplutinos.[204]Plutón tiene cinco lunas: Caronte,Estigia,Nix,KerberoseHidra.[205]
Caronte , la mayor de las lunas de Plutón, a veces se describe como parte de un sistema binario con Plutón, ya que los dos cuerpos orbitan alrededor de un baricentro de gravedad sobre sus superficies (es decir, parecen "orbitarse entre sí").
Orcus (30,3–48,1 AU), está en la misma resonancia orbital 2:3 con Neptuno que Plutón, y es el objeto más grande de su tipo después del propio Plutón. [206] Su excentricidad e inclinación son similares a las de Plutón, pero su perihelio se encuentra a unos 120° del de Plutón. Por lo tanto, la fase de la órbita de Orcus es opuesta a la de Plutón: Orcus está en el afelio (más recientemente en 2019) aproximadamente cuando Plutón está en el perihelio (más recientemente en 1989) y viceversa. [207] Por esta razón, se le ha llamado el anti-Plutón . [208] [209] Tiene una luna conocida, Vanth . [210]
Haumea (34,6–51,6 AU) fue descubierta en 2005. [211] Se encuentra en una resonancia orbital temporal de 7:12 con Neptuno. [206] Haumea posee un sistema de anillos, dos lunas conocidas llamadas Hiʻiaka y Namaka , y gira tan rápidamente (una vez cada 3,9 horas) que se estira hasta formar un elipsoide . Es parte de una familia de colisiones de objetos del cinturón de Kuiper que comparten órbitas similares, lo que sugiere que un impacto gigante en Haumea expulsó fragmentos al espacio hace miles de millones de años. [212]
Makemake (38,1–52,8 AU), aunque más pequeño que Plutón, es el objeto más grande conocido en el cinturón de Kuiper clásico (es decir, un objeto del cinturón de Kuiper que no está en resonancia confirmada con Neptuno). Makemake es el objeto más brillante del cinturón de Kuiper después de Plutón. Descubierto en 2005, recibió su nombre oficial en 2009. [213] Su órbita es mucho más inclinada que la de Plutón, a 29°. [214] Tiene una luna conocida, S/2015 (136472) 1 . [215]
Quaoar (41,9–45,5 AU) es el segundo objeto más grande conocido en el cinturón de Kuiper clásico, después de Makemake. Su órbita es significativamente menos excéntrica e inclinada que las de Makemake o Haumea. [206] Posee un sistema de anillos y una luna conocida, Weywot . [216]
disco disperso
Las excentricidades e inclinaciones orbitales de la población de discos dispersos en comparación con los objetos clásicos y resonantes del cinturón de Kuiper.
Se cree que el disco disperso, que se superpone al cinturón de Kuiper pero se extiende hasta cerca de 500 UA, es la fuente de cometas de período corto. Se cree que los objetos de discos dispersos fueron perturbados y adoptaron órbitas erráticas por la influencia gravitacional de la temprana migración hacia el exterior de Neptuno . La mayoría de los objetos del disco dispersos tienen perihelio dentro del cinturón de Kuiper pero afelio mucho más allá (algunos a más de 150 UA del Sol). Las órbitas de los SDO pueden inclinarse hasta 46,8° con respecto al plano de la eclíptica. [217] Algunos astrónomos consideran que el disco disperso es simplemente otra región del cinturón de Kuiper y describen los objetos del disco disperso como "objetos dispersos del cinturón de Kuiper". [218] Algunos astrónomos clasifican a los centauros como objetos dispersos hacia adentro del cinturón de Kuiper junto con los residentes dispersos hacia afuera del disco disperso. [219]
Actualmente, existe un fuerte consenso entre los astrónomos de que dos de los cuerpos en el disco disperso sonplanetas enanos :
Eris (38,3–97,5 AU) es el objeto de disco disperso más grande conocido y el planeta enano más masivo conocido. El descubrimiento de Eris contribuyó a un debate sobre la definición de planeta porque es un 25% más masivo que Plutón [220] y aproximadamente del mismo diámetro. Tiene una luna conocida, Dysnomia . Al igual que Plutón, su órbita es muy excéntrica, con un perihelio de 38,2 AU (aproximadamente la distancia de Plutón al Sol) y un afelio de 97,6 AU, y está muy inclinada con respecto al plano de la eclíptica en un ángulo de 44°. [221]
Gonggong (33,8–101,2 AU) es un planeta enano en una órbita comparable a la de Eris, excepto que está en una resonancia de 3:10 con Neptuno. [D 10] Tiene una luna conocida, Xiangliu . [222]
Algunos objetos del Sistema Solar tienen una órbita muy grande y, por lo tanto, se ven mucho menos afectados por los planetas gigantes conocidos que otras poblaciones de planetas menores. Estos cuerpos se denominan objetos transneptunianos extremos, o ETNO para abreviar. [223] En general, los semiejes principales de las ETNO tienen al menos entre 150 y 250 UA de ancho. [223] [224] Por ejemplo, 541132 Leleākūhonua orbita el Sol una vez cada ~32.000 años, a una distancia de 65 a 2000 AU del Sol. [D 11]
Los astrónomos dividen esta población en tres subgrupos. Los ETNO dispersos tienen perihelio de alrededor de 38 a 45 AU y una excentricidad excepcionalmente alta de más de 0,85. Al igual que los objetos de disco dispersos regulares, probablemente se formaron como resultado de la dispersión gravitacional de Neptuno y aún interactúan con los planetas gigantes. Los ETNO desprendidos , con perihelio aproximadamente entre 40–45 y 50–60 AU, se ven menos afectados por Neptuno que los ETNO dispersos, pero todavía están relativamente cerca de Neptuno. Los sednoides u objetos internos de la nube de Oort , con perihelios más allá de 50 a 60 UA, están demasiado lejos de Neptuno para verse fuertemente influenciados por él. [223]
Actualmente, existe un ETNO clasificado como planeta enano:
Sedna (76,2–937 UA) fue el primer objeto transneptuniano extremo descubierto. Es un objeto grande y rojizo, y Sedna tarda unos 11.400 años en completar una órbita. Mike Brown , que descubrió el objeto en 2003, afirma que no puede formar parte del disco disperso ni del cinturón de Kuiper porque su perihelio está demasiado alejado para haber sido afectado por la migración de Neptuno. [225] La población sednoide lleva el nombre de Sedna. [223]
Borde de la heliosfera
Diagrama de la magnetosfera y la heliosalud del Sol.
La burbuja de viento estelar del Sol , la heliosfera , una región del espacio dominada por el Sol, tiene su límite en la terminación del choque . Basado en el movimiento peculiar del Sol en relación con el estándar local de reposo , este límite está aproximadamente a 80-100 AU del Sol a barlovento del medio interestelar y aproximadamente a 200 AU del Sol a favor del viento. [226] Aquí el viento solar choca con el medio interestelar [227] y se ralentiza dramáticamente, se condensa y se vuelve más turbulento, formando una gran estructura ovalada conocida como heliovaina . [226]
Se ha teorizado que la heliofunda se ve y se comporta de manera muy similar a la cola de un cometa, extendiéndose hacia afuera por 40 UA más en el lado de barlovento, pero siguiendo muchas veces esa distancia a favor del viento. [228] La evidencia de la nave espacial Cassini e Interstellar Boundary Explorer ha sugerido que la acción restrictiva del campo magnético interestelar la fuerza a adoptar la forma de una burbuja, [229] [230] pero la forma real sigue siendo desconocida. [231]
La forma del borde exterior de la heliosfera probablemente se ve afectada por la dinámica de fluidos de las interacciones con el medio interestelar, así como por los campos magnéticos solares que prevalecen hacia el sur; por ejemplo, tiene una forma roma con el hemisferio norte extendiéndose 9 AU más que el hemisferio sur. [226] La heliopausa se considera el comienzo del medio interestelar. [83] Más allá de la heliopausa, alrededor de 230 AU, se encuentra el arco de choque : una "estela" de plasma que deja el Sol mientras viaja a través de la Vía Láctea. [232] Los objetos grandes fuera de la heliopausa permanecen gravitacionalmente unidos al sol, pero el flujo de materia en el medio interestelar homogeneiza la distribución de los objetos a microescala. [83]
Los cometas son pequeños cuerpos del Sistema Solar , normalmente de sólo unos pocos kilómetros de diámetro, compuestos en gran parte por hielos volátiles. Tienen órbitas muy excéntricas, generalmente un perihelio dentro de las órbitas de los planetas interiores y un afelio mucho más allá de Plutón. Cuando un cometa entra en el Sistema Solar interior, su proximidad al Sol hace que su superficie helada se sublime y se ionice , creando un coma : una larga cola de gas y polvo a menudo visible a simple vista. [233]
Los cometas de período corto tienen órbitas que duran menos de doscientos años. Los cometas de período largo tienen órbitas que duran miles de años. Se cree que los cometas de período corto se originan en el cinturón de Kuiper, mientras que los cometas de período largo, como Hale-Bopp , se originan en la nube de Oort. Muchos grupos de cometas, como los rozadores solares de Kreutz , se formaron a partir de la desintegración de un solo progenitor. [234] Algunos cometas con órbitas hiperbólicas pueden originarse fuera del Sistema Solar, pero determinar sus órbitas precisas es difícil. [235] Los cometas antiguos cuyos volátiles han sido expulsados en su mayoría por el calentamiento solar a menudo se clasifican como asteroides. [236]
Meteoroides, meteoritos y polvo.
Los planetas, la luz zodiacal y la lluvia de meteoritos (arriba a la izquierda de la imagen)
Los objetos sólidos de menos de un metro suelen denominarse meteoroides y micrometeoroides (del tamaño de un grano), y la división exacta entre ambas categorías se ha debatido a lo largo de los años. [237] Para 2017, la IAU designó cualquier objeto sólido que tuviera un diámetro entre ~ 30 micrómetros y 1 metro como meteoroides, y depreció la categorización de micrometeoroides, en lugar de eso, denomina partículas más pequeñas simplemente como "partículas de polvo". [238]
Algunos meteoroides se formaron mediante la desintegración de cometas y asteroides, mientras que otros se formaron mediante escombros de impacto expulsados de cuerpos planetarios. La mayoría de los meteoroides están hechos de silicatos y metales más pesados como el níquel y el hierro . [239] Al pasar por el Sistema Solar, los cometas producen un rastro de meteoritos; Se plantea la hipótesis de que esto se debe a la vaporización del material del cometa o a la simple ruptura de cometas inactivos. Al atravesar una atmósfera, estos meteoroides producirán rayas brillantes en el cielo debido a la entrada atmosférica , llamadas meteoros . Si una corriente de meteoritos ingresa a la atmósfera en trayectorias paralelas, los meteoros aparentemente "irradiarán" desde un punto en el cielo, de ahí el nombre del fenómeno: lluvia de meteoritos . [240]
El Sistema Solar interior alberga la nube de polvo zodiacal , que es visible como la brumosa luz zodiacal en cielos oscuros y no contaminados. Podría generarse por colisiones en el cinturón de asteroides provocadas por interacciones gravitacionales con los planetas; un origen propuesto más reciente son materiales del planeta Marte. [241] El Sistema Solar exterior alberga una nube de polvo cósmico. Se extiende desde aproximadamente10 AU a aproximadamente40 UA , y probablemente fue creado por colisiones dentro del cinturón de Kuiper. [242] [243]
Área límite e incertidumbres
Gran parte del Sistema Solar aún es desconocido. Áreas que se encuentran a más de miles de UA de distancia aún no están prácticamente cartografiadas y aprender sobre esta región del espacio es difícil. El estudio en esta región depende de las inferencias de aquellos pocos objetos cuyas órbitas resultan perturbadas de tal manera que caen más cerca del Sol, e incluso entonces, detectar estos objetos a menudo ha sido posible sólo cuando se volvieron lo suficientemente brillantes como para registrarse como cometas. [244] Es posible que aún se descubran muchos objetos en regiones inexploradas del Sistema Solar. [245]
La nube de Oort es una capa esférica teorizada de hasta un billón de objetos helados que se cree que es la fuente de todos los cometas de período largo. [246] [247] No es posible la observación directa de la nube de Oort con la tecnología de imágenes actual. [248] Se teoriza que rodea el Sistema Solar a aproximadamente 50.000 AU (~0,9 ly ) del Sol y posiblemente hasta 100.000 AU (~1,8 ly). Se cree que la nube de Oort está compuesta por cometas que fueron expulsados del Sistema Solar interior por interacciones gravitacionales con los planetas exteriores. Los objetos de la nube de Oort se mueven muy lentamente y pueden verse perturbados por eventos poco frecuentes, como colisiones, los efectos gravitacionales de una estrella que pasa o la marea galáctica , la fuerza de marea ejercida por la Vía Láctea. [246] [247]
A partir de la década de 2020, algunos astrónomos han planteado la hipótesis de que el Planeta Nueve (un planeta más allá de Neptuno) podría existir, basándose en la variación estadística en la órbita de objetos transneptunianos extremos . [249] Sus aproximaciones más cercanas al Sol están en su mayoría agrupadas alrededor de un sector y sus órbitas están inclinadas de manera similar, lo que sugiere que un planeta grande podría estar influyendo en su órbita durante millones de años. [250] [251] [252] Sin embargo, algunos astrónomos dijeron que esta observación podría atribuirse a sesgos de observación o simplemente a pura coincidencia. [253]
Se estima que el campo gravitacional del Sol domina las fuerzas gravitacionales de las estrellas circundantes hasta aproximadamente dos años luz (125.000 UA ). Por el contrario, las estimaciones más bajas para el radio de la nube de Oort no la ubican más lejos que50.000 UA . [254] La mayor parte de la masa está orbitando en la región entre 3.000 y100.000 UA . [255] Los objetos más lejanos conocidos, como el cometa West , tienen afelios alrededor70.000 AU del Sol. [256] Se cree que la esfera de la Colina del Sol con respecto al núcleo galáctico, el rango efectivo de su influencia gravitacional, se extiende hasta mil veces más lejos y abarca la hipotética nube de Oort. [257] GA Chebotarev calculó que era 230.000 AU. [7]
Diagrama de la Nube Interestelar Local , la Nube G y las estrellas circundantes. A partir de 2022, la ubicación precisa del Sistema Solar en las nubes es una cuestión abierta en astronomía. [258]
A 10 años luz del Sol hay relativamente pocas estrellas, la más cercana es el sistema estelar triple Alpha Centauri , que está a unos 4,4 años luz de distancia y puede estar en la Nube G de la Burbuja Local . [259] Alpha Centauri A y B son un par de estrellas similares al Sol estrechamente relacionadas , mientras que la estrella más cercana al Sol, la pequeña enana roja Proxima Centauri , orbita el par a una distancia de 0,2 años luz. En 2016, se descubrió que un exoplaneta potencialmente habitable orbitaba Próxima Centauri, llamado Próxima Centauri b , el exoplaneta confirmado más cercano al Sol. [260]
El Sistema Solar está rodeado por la Nube Interestelar Local , aunque no está claro si está incrustado en la Nube Interestelar Local o si se encuentra justo fuera del borde de la nube. [261] Existen muchas otras nubes interestelares en la región a 300 años luz del Sol, conocida como la Burbuja Local . [261] Esta última característica es una cavidad o superburbuja en forma de reloj de arena en el medio interestelar de aproximadamente 300 años luz de diámetro. La burbuja está cubierta de plasma de alta temperatura, lo que sugiere que puede ser producto de varias supernovas recientes. [262]
La burbuja local es una superburbuja pequeña en comparación con las estructuras lineales vecinas más amplias Radcliffe Wave y Split (anteriormente Gould Belt ), cada una de las cuales tiene algunos miles de años luz de longitud. [263] Todas estas estructuras son parte del Brazo de Orión , que contiene la mayoría de las estrellas de la Vía Láctea que son visibles a simple vista. [264]
Los grupos de estrellas se forman juntas en cúmulos de estrellas , antes de disolverse en asociaciones en movimiento conjunto. Un grupo destacado que es visible a simple vista es el grupo en movimiento Osa Mayor , que se encuentra a unos 80 años luz de distancia dentro de la Burbuja Local. El cúmulo de estrellas más cercano es Híades , que se encuentra en el borde de la burbuja local. Las regiones de formación estelar más cercanas son la Nube Molecular Corona Australis , el complejo de nubes Rho Ophiuchi y la nube molecular Taurus ; este último se encuentra justo más allá de la burbuja local y forma parte de la ola de Radcliffe. [265]
Los sobrevuelos estelares que pasan a 0,8 años luz del Sol ocurren aproximadamente una vez cada 100.000 años. La aproximación más cercana y bien medida fue la Estrella de Scholz , que se acercó a ~50.000 AU del Sol hace unos ~70 mil años, probablemente pasando a través de la nube exterior de Oort. [266] Hay una probabilidad del 1% cada mil millones de años de que una estrella pase dentro100 AU del Sol, lo que podría alterar el Sistema Solar. [267]
Posición galáctica
Diagrama de la Vía Láctea, con características galácticas y la posición relativa del Sistema Solar etiquetada.
El Sistema Solar está situado en la Vía Láctea , una galaxia espiral barrada con un diámetro de unos 100.000 años luz que contiene más de 100 mil millones de estrellas. [268] El Sol es parte de uno de los brazos espirales exteriores de la Vía Láctea, conocido como Brazo de Orión-Cygnus o Espolón local. [269] [270] Es miembro de la población de discos delgados de estrellas que orbitan cerca del plano galáctico. [271]
Su velocidad alrededor del centro de la Vía Láctea es de unos 220 km/s, por lo que completa una revolución cada 240 millones de años. [268] Esta revolución se conoce como el año galáctico del Sistema Solar . [272] El ápice solar , la dirección de la trayectoria del Sol a través del espacio interestelar, está cerca de la constelación de Hércules en la dirección de la ubicación actual de la brillante estrella Vega . [273] El plano de la eclíptica se encuentra en un ángulo de aproximadamente 60° con respecto al plano galáctico . [do]
El Sol sigue una órbita casi circular alrededor del Centro Galáctico (donde reside el agujero negro supermasivo Sagitario A* ) a una distancia de 26.660 años luz, [275] orbitando aproximadamente a la misma velocidad que la de los brazos espirales. [276] Si orbitara cerca del centro, los tirones gravitacionales de las estrellas cercanas podrían perturbar los cuerpos en la nube de Oort y enviar muchos cometas al interior del Sistema Solar, produciendo colisiones con implicaciones potencialmente catastróficas para la vida en la Tierra. En este escenario, la intensa radiación del Centro Galáctico podría interferir con el desarrollo de vida compleja. [276]
La ubicación del Sistema Solar en la Vía Láctea es un factor en la historia evolutiva de la vida en la Tierra. Los brazos espirales albergan una concentración mucho mayor de supernovas , inestabilidades gravitacionales y radiación que podrían perturbar el Sistema Solar, pero como la Tierra permanece en el Espolón Local y, por lo tanto, no pasa con frecuencia a través de los brazos espirales, esto le ha dado a la Tierra largos períodos de estabilidad. para que la vida evolucione. [276] Sin embargo, según la controvertida hipótesis de Shiva , la posición cambiante del Sistema Solar en relación con otras partes de la Vía Láctea podría explicar los eventos periódicos de extinción en la Tierra. [277] [278]
Descubrimiento y exploración
El movimiento de las "luces" que se desplazan por el cielo es la base de la definición clásica de planetas: estrellas errantes.
El heliocentrismo no triunfó inmediatamente sobre el geocentrismo, pero la obra de Copérnico tuvo sus defensores, en particular Johannes Kepler . Utilizando un modelo heliocéntrico que mejoró a Copérnico al permitir que las órbitas fueran elípticas y los datos de observación precisos de Tycho Brahe , Kepler produjo las Tablas Rudolphine , que permitieron cálculos precisos de las posiciones de los planetas entonces conocidos. Pierre Gassendi los utilizó para predecir un tránsito de Mercurio en 1631, y Jeremiah Horrocks hizo lo mismo para un tránsito de Venus en 1639. Esto proporcionó una fuerte reivindicación del heliocentrismo y las órbitas elípticas de Kepler. [282] [283]
En el siglo XVII, Galileo publicitó el uso del telescopio en astronomía; él y Simon Marius descubrieron de forma independiente que Júpiter tenía cuatro satélites en órbita a su alrededor. [284] Christiaan Huygens siguió estas observaciones y descubrió la luna Titán de Saturno y la forma de los anillos de Saturno . [285] En 1677, Edmond Halley observó un tránsito de Mercurio a través del Sol, lo que lo llevó a darse cuenta de que las observaciones del paralaje solar de un planeta (más idealmente usando el tránsito de Venus) podrían usarse para determinar trigonométricamente las distancias entre la Tierra, Venus y el Sol. [286] Isaac Newton , amigo de Halley , en su magistral Principia Mathematica de 1687, demostró que los cuerpos celestes no son esencialmente diferentes de los terrestres: las mismas leyes de movimiento y de gravedad se aplican en la Tierra y en los cielos. [51] : 142
Diagrama del Sistema Solar a escala real realizado por Emanuel Bowen en 1747. En aquella época aún no se habían descubierto Urano, Neptuno ni los cinturones de asteroides.
El término "Sistema Solar" entró en el idioma inglés en 1704, cuando John Locke lo utilizó para referirse al Sol, los planetas y los cometas. [287] En 1705, Halley se dio cuenta de que los avistamientos repetidos de un cometa eran del mismo objeto y regresaban regularmente una vez cada 75 a 76 años. Esta fue la primera evidencia de que algo más que los planetas orbitaban repetidamente alrededor del Sol, [288] aunque Séneca había teorizado esto sobre los cometas en el siglo I. [289] Las observaciones cuidadosas del tránsito de Venus en 1769 permitieron a los astrónomos calcular la distancia promedio entre la Tierra y el Sol en 93.726.900 millas (150.838.800 km), sólo un 0,8% mayor que el valor moderno. [290]
Urano , observado ocasionalmente desde 1690 y posiblemente desde la antigüedad, fue reconocido como un planeta que orbitaba más allá de Saturno en 1783. [291] En 1838, Friedrich Bessel midió con éxito un paralaje estelar , un cambio aparente en la posición de una estrella creado por El movimiento de la Tierra alrededor del Sol, proporcionando la primera prueba experimental directa de heliocentrismo. [292] Neptuno fue identificado como planeta algunos años más tarde, en 1846, gracias a su atracción gravitacional que provocó una variación leve pero detectable en la órbita de Urano. [293] Las observaciones de anomalías orbitales de Mercurio llevaron a la búsqueda de Vulcano , un planeta interior de Mercurio, pero estos intentos fueron anulados con la teoría de la relatividad general de Albert Einstein en 1915. [294]
En el siglo XX, los humanos comenzaron su exploración espacial alrededor del Sistema Solar, empezando por la colocación de telescopios en el espacio desde los años 1960. [295] En 1989, los ocho planetas habían sido visitados por sondas espaciales. [296] Las sondas han devuelto muestras de cometas [297] y asteroides, [298] además de volar a través de la corona del Sol [299] y visitar dos planetas enanos ( Plutón y Ceres ). [300] [301] Para ahorrar combustible, algunas misiones espaciales utilizan maniobras de asistencia gravitacional , como las dos sondas Voyager que aceleran cuando sobrevuelan planetas en el Sistema Solar exterior [302] y la sonda solar Parker que desacelera más cerca del Sol después sobrevuelo con Venus. [303]
Los humanos llegaron a la Luna durante el programa Apolo en las décadas de 1960 y 1970 [304] y regresarán a la Luna en la década de 2020 con el programa Artemisa . [305] Los descubrimientos en los siglos XX y XXI han provocado la redefinición del término planeta en 2006, de ahí la degradación de Plutón a planeta enano, [306] y un mayor interés en los objetos transneptunianos . [307]
^ ab La fecha se basa en las inclusiones más antiguas encontradas hasta la fecha en meteoritos ,4 568 ,2+0,2 −0,4millones de años, y se cree que es la fecha de formación del primer material sólido en la nebulosa en colapso. [13]
^ ab Si es el ángulo entre el polo norte de la eclíptica y el polo norte galáctico entonces:
donde = 27° 07′ 42.01″ y = 12h 51m 26.282s son la declinación y ascensión recta del polo norte galáctico, [274] mientras que = 66° 33′ 38,6″ y = 18h 0m 00s son los del polo norte de la eclíptica. (Ambos pares de coordenadas son para la época J2000 ). El resultado del cálculo es 60,19°.
^ Las mayúsculas del nombre varían. La Unión Astronómica Internacional , el organismo autorizado en materia de nomenclatura astronómica , especifica el uso de mayúsculas en los nombres de todos los objetos astronómicos individuales, pero utiliza estructuras mixtas de "Sistema Solar" y "sistema solar" en su documento de pautas de nomenclatura. Archivado el 25 de julio de 2021 en Wayback Machine . El nombre se traduce comúnmente en minúsculas ("sistema solar"), como, por ejemplo, en el Oxford English Dictionary y el 11th Collegiate Dictionary de Merriam-Webster Archivado el 27 de enero de 2008 en Wayback Machine .
^ El Centro de Planetas Menores de la Unión Astronómica Internacional aún no ha incluido oficialmente a Orcus, Quaoar, Gonggong y Sedna como planetas enanos a partir de 2024.
^ La escala del Sistema Solar es lo suficientemente grande como para que los astrónomos utilicen una unidad personalizada para expresar distancias. La unidad astronómica , abreviada AU, es igual a 150.000.000 km; 93.000.000 millas. Esta es la distancia de la Tierra al Sol si la órbita del planeta fuera perfectamente circular. [12]
^ ab La masa del Sistema Solar excluyendo el Sol, Júpiter y Saturno se puede determinar sumando todas las masas calculadas para sus objetos más grandes y utilizando cálculos aproximados para las masas de la nube de Oort (estimada en aproximadamente 3 masas terrestres), [ 37] el cinturón de Kuiper (estimado en 0,1 masa terrestre) [38] y el cinturón de asteroides (estimado en 0,0005 masa terrestre) [39] para un total, redondeado hacia arriba, de ~37 masas terrestres, o el 8,1% de la masa en órbita alrededor del Sol. Con las masas combinadas de Urano y Neptuno (~31 masas terrestres) restadas, las ~6 masas terrestres restantes de material comprenden el 1,3% de la masa total en órbita.
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