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Astronomía

Un mundo en las afueras del Sistema Solar

Astrónomos reúnen más evidencias de que habría otro planeta después de Neptuno

El 1º de enero de 2019, los equipos que estaban de guardia en la Nasa, la agencia espacial estadounidense, festejaron la llegada no solo del Año Nuevo, sino también de algo que aguardaban con aprensión: las primeras imágenes del asteroide 2014 MU69, también llamado Ultima Thule, un cuerpo celeste de 33 kilómetros (km) de largo, 16 km de ancho y dos esferas que le dan un formato que se asemeja a un maní. El Ultima Thule, que en latín significa el lugar más distante del mundo conocido, se encuentra a 6.500 millones de km de la Tierra y mil millones de km más allá de Plutón, actualmente rebajado a la condición de planeta enano, categoría que comprende a los cuerpos menores que los planetas y tienen lunas con una masa de valor muy cercano.

El Ultima Thule es el objeto más lejano sobrevolado por una sonda –la New Horizons, que salió de la Tierra en enero de 2006– y orbita una región oscura, helada y tan distante que las imágenes tardan 10 horas en llegar a la Tierra. Conocida como cinturón de Kuiper, esa zona periférica está formada por miles de asteroides y planetas enanos, remanentes de la época de formación del Sistema Solar, hace 4.600 millones de años. Más allá del cinturón, según algunos astrofísicos, estaría el intrigante –y todavía hipotético– Planeta Nueve, imposible de observar a través de los actuales telescopios debido a la escasa luz del Sol que reflejaría. Se lo llama así porque sería el noveno planeta del Sistema Solar, aspirante a ocupar el lugar que ostentó Plutón hasta 2006. Por ahora, su existencia se puede delinear tan solo mediante evidencias indirectas: las órbitas alineadas de cerca de una decena de los aproximadamente 3 mil integrantes rocosos ya identificados en el cinturón de Kuiper, denominados objetos transneptunianos (TNO). Constituidos del mismo material que formó la Tierra y demás planetas del Sistema Solar, esos bloques de roca y hielo pueden tardar hasta 4 mil años en completar la vuelta alrededor del Sol.

“La mejor forma de explicar las órbitas alineadas de los TNO es la perturbación gravitacional causada por un planeta distante”, explica el astrónomo Rodney Gomes, investigador del Observatorio Nacional (ON), de Río de Janeiro. Él participa desde 2003 del esfuerzo internacional de búsqueda del Planeta Nueve, cuyo nombre solo se definirá si algún día la Sociedad Internacional de Astronomía avala su existencia. El hipotético planeta podría resolver un problema: las órbitas de los TNO que se destacan en el cinturón de Kuiper no se explican solo por medio de la atracción gravitacional de Neptuno, el octavo y último planeta conocido del Sistema Solar.

Neptuno está a una distancia media de 30 unidades astronómicas (ua) del Sol (una ua es igual a la distancia media entre la Tierra y el Sol, equivalente a casi 150 millones de km). El Planeta Nueve podría tener una masa parecida a la de Neptuno, probablemente también sería gaseoso y estaría situado mucho más allá. Su órbita tendría una inclinación cercana a los 30 grados, diferentemente de la de los planetas del Sistema Solar, todas prácticamente alineadas en el plano horizontal.

La física Jéssica Cáceres, estudiante de doctorado, y Gomes, que es su director, concluyeron que, para explicar las órbitas inusuales de los TNO, el Planeta Nueve podría tener un perihelio –distancia mínima respecto al Sol– de 100 ua y un afelio –distancia máxima– de 1.300 ua, como se detalló en un artículo de octubre de 2018 en el Astronomical Journal. Si el pronóstico está correcto, una vuelta completa alrededor del Sol demoraría de 18.520 a 58 mil años.

Esa propuesta difiere de la más aceptada, presentada en 2016, también en el Astronomical Journal, por tres astrónomos del Instituto de Tecnología de California, Elizabeth Bailey, Konstantin Batygin y Michael Brown. Para ellos, la órbita del Planeta Nueve podría variar de 200 ua a 1.500 ua. Todavía no hay consenso sobre cuál sería el abordaje más preciso, pero los investigadores del ON argumentan que, incluso con un perihelio menor, el Planeta Nueve podría mantener intactos los otros cuerpos rocosos del cinturón de Kuiper.

Gomes hizo las primeras simulaciones de la órbita del hipotético planeta de 2005 a 2006 con John Matese, de la Universidad de Louisiana, en Estados Unidos, y Jack Lissauer, de la Nasa. En 2015, con Jean Soares Choucair, actualmente en la Universidad Federal de Minas Gerais, y Ramon Brasser, del Instituto de Tecnología de Tokio, examinó la influencia del Planeta Nueve en centauros, que son TNO cuyo perihelio se encuentra antes de Neptuno. “Nuestro modelo matemático explicaba algunos fenómenos, como la órbita de los centauros distantes, pero interfería en los centauros más cercanos, lo que no era deseable”, explica Gomes.

No se sabe de qué forma habría surgido el hipotético Planeta Nove. Podría haber surgido en una región más próxima del Sol y haber sido repelido por Júpiter y otros planetas gigantes en dirección al final del sistema solar; puede que se haya desgarrado de la órbita de otra estrella que pasó cerca del Sol y que lo haya capturado el Sistema Solar; o algo menos probable, a saber, que se haya formado donde supuestamente está.

Pese a la búsqueda de evidencias del Planeta Nueve, hay quienes consideren que su existencia es perfectamente dispensable para explicar las órbitas anormales de los TNO. En un artículo publicado en el International Journal of Astrophysics and Space Science en febrero de 2018, Robert Brown y Scott R. Dahlke, de la Academia de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, argumentaron que la mayoría de los TNO, incluidos los de órbitas inusuales, podría haber ocupado las órbitas actuales desde hace pocos años, tras haber escapado de la atracción gravitacional de Neptuno. Por su parte, Antranik Sefilian, de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, y Jihad Touma, de la Universidad Americana de Beirut, propusieron un disco formado por pequeños cuerpos helados, con una masa combinada equivalente a 10 veces la de la Terra. La atracción gravitacional del hipotético disco podría explicar las órbitas alineadas de los TNO, como se detalla en un artículo publicado el 21 de enero en el Astrophysical Journal.


La energía oscura
De confirmarse, el descubrimiento del Planeta Nueve será como el de Neptuno, el primer planeta cuya existencia se propuso, a partir de desvíos en la órbita de otro cuerpo celeste (en este caso, Urano), antes de ser observada. De todas maneras, no sería fácil avistarlo con los actuales medios de observación. “El área por escudriñar en busca del Planeta Nueve es muy distante, oscura y amplia para ser rastreada por los actuales telescopios”, advierte el astrónomo Márcio Maia, del ON. “Es como si recorriera una carretera con muchos carriles. No sabemos por cuál carril puede pasar ni cuándo”.

Con otros investigadores de Río y de São Paulo, Maia participa del Dark Energy Survey (DES), mapeo internacional de las estructuras visibles del Universo, como galaxias y estrellas, en busca da energía oscura, y ha ayudado a descubrir algunos TNO. Con base en 4,2 millones de imágenes del DES, dos astrónomos del ON, Júlio Camargo y el estudiante de doctorado Martin Banda-Huarca, recalcularon las órbitas de 202 TNO y centauros, de los cuales 63 eran descubrimientos del DES. Detallado en un artículo aceptado para publicarse en el Astronomical Journal, ese trabajo contó con el apoyo del Laboratorio Interinstitucional de e-Astronomía (LIneA), del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) del e-Universo.

En 2017, un equipo brasileño coordinado por Roberto Vieira Martins, también del ON, participó del descubrimiento de un anillo alrededor de Haumea, uno de los cinco planetas enanos (los otros son Ceres, Plutón, Eris y Makemake). Diferentemente de Plutón, Haumea probablemente no tiene atmósfera. Le lleva 284 años completar una vuelta alrededor del Sol y tiene un período de rotación de cerca de cuatro horas, más rápido que cualquier otro cuerpo conocido del Sistema Solar con más de 100 km de diámetro. Su velocidad de rotación le hace mantener una forma similar a la de una pelota de fútbol americano. Haumea es el primer planeta enano y el primer TNO en torno al cual se descubrió un anillo, con cerca de 70 km de ancho y 2.200 km de radio.

El grupo brasileño participó en los cálculos de previsión del paso de ese planeta enano frente a una estrella y de la interpretación de los datos recolectados durante la observación, junto con equipos de otros países; cuando se puede ver desde la Tierra, el fenómeno de ocultación estelar sirve para mejorar los cálculos sobre la órbita y determinar las dimensiones de los objetos celestes sin luz propia. El grupo liderado por José Luis Ortiz, del Instituto de Astrofísica de Andalucía, en España, siguió el fenómeno por medio de 12 telescopios europeos. Según Camargo, se ha logrado observar, al año, entre tres y 10 eventos de ese tipo, que ayudan a conocer mejor el espacio más allá de Neptuno. “Por la dificultad de acceso, esa es una región olvidada del Sistema Solar”, afirma Maia. Se prevé que la sonda New Horizons siga por allí hasta por los menos 2021.

Artículos científicos
CÁCERES, J. e GOMES, R. The influence of Planet Nine on the orbits of distant TNOs: the case for a low-perihelion Planet. Astronomical Journal. v. 156, n. 4 (online).
BANDA-HUARCA, M. et al. Astrometry and Occultation predictions to Trans-Neptunian and Centaur Objects observed within the Dark Energy Survey. The Astronomical Journal (en prensa).
BROWN, R. e DAHLKE, S. R. The Non-Uniform and Dynamic Orbits of Trans-Neptunian Objects. International Journal of Astrophysics and Space Science. v. 6, n. 1, p. 38-43, 19 mar. 2018.
BAILEY, E., BATYGIN, K. e BROWN, M. E. Solar obliquity induced by Planet Nine. The Astronomical Journal. v. 152, n. 5, p. 1-8, 21 oct. 2016.
ORTIZ, J. L. et al. The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation. Nature. v. 550, p. 219-223, 12 oct. 2017.

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