Planetas fuera de la órbita de Neptuno

Después del descubrimiento de Neptuno en 1846, hubo una opinión de que podría existir otro planeta más allá de su órbita. A mediados del siglo XIX, comenzó su búsqueda. A principios del siglo XX, Percival Lowell emprendió la búsqueda del "planeta X" . Con la hipótesis del Planeta X, explicó las diferencias entre las órbitas calculadas y reales de los gigantes gaseosos, en particular, Urano y Neptuno [1] , creyendo que estas desviaciones son causadas por la gravedad del gran noveno planeta invisible [2] .

Parecía que el descubrimiento de Plutón , realizado por el astrónomo Clyde Tombaugh en 1930, confirmaba la hipótesis de Lowell: hasta 2006, Plutón era considerado oficialmente el noveno planeta. En 1978, después del descubrimiento de Caronte , se descubrió que la masa de Plutón era demasiado pequeña para que su gravedad afectara a los gigantes gaseosos. Esto llevó a un interés a corto plazo en el "décimo planeta". A principios de la década de 1990, la búsqueda casi se detuvo, porque como resultado del estudio de los datos recibidos de la sonda espacial Voyager 2, resultó que las desviaciones de la órbita de Urano se explican por una subestimación de la masa de Neptuno [ 3] . Después de 1992, a raíz del descubrimiento de numerosos objetos transneptunianos , surgió la duda de si Plutón debería seguir siendo considerado un planeta, o quizás él y sus "vecinos" deberían ser asignados a una nueva clase especial de objetos, como se hizo. hecho en el caso de los asteroides . Aunque algunos de los miembros más grandes de este grupo inicialmente se consideraron planetas, en 2006 la Unión Astronómica Internacional reclasificó a Plutón y sus vecinos más grandes como planetas enanos, dejando solo ocho planetas en el sistema solar [4] .

La comunidad astronómica moderna generalmente se inclina a pensar que el "planeta X", como se creía originalmente, no existe, o al menos no ha sido descubierto. Sin embargo, algunos astrónomos utilizan la hipótesis de la existencia del planeta X para explicar otras anomalías en las regiones exteriores del sistema solar [5] . En la cultura popular, e incluso en algunos círculos astronómicos, el término "planeta X" se refiere a cualquier planeta no descubierto en el sistema solar exterior, independientemente de su relación con la hipótesis de Lowell. Además, diversos datos también indican la existencia de otros planetas transneptunianos.

Primeras hipótesis

En la década de 1840, el matemático francés Urbain Le Verrier , utilizando las leyes de la mecánica newtoniana (clásica), analizó las perturbaciones en la órbita de Urano y planteó la hipótesis de que eran causadas por la gravedad de un planeta aún por descubrir. Le Verrier determinó cuál debería ser la posición de este nuevo planeta en el cielo, y envió sus cálculos al astrónomo alemán Johann Gottfried Galle . El 23 de septiembre de 1846, la noche inmediatamente después de recibir la carta, Galle, junto con su alumno Heinrich Louis D'Arre , descubrió Neptuno, exactamente donde Le Verrier indicó [6] . Pero en el movimiento de los gigantes gaseosos, Urano y Neptuno, todavía se observaron desviaciones. Su presencia testificó a favor del hecho de que hay otro planeta más allá de la órbita de Neptuno.

Incluso antes del descubrimiento de Neptuno, existía la idea de que era imposible explicar todas las desviaciones por la presencia de un solo planeta. El 17 de noviembre de 1834, el astrónomo aficionado británico Thomas John Hussey habló con el astrónomo francés Alexis Bouvard y George Biddell Airy , astrónomo real británico. Hussey dijo que cuando expresó la idea de Bouvard de que el movimiento inusual de Urano podría explicarse por la influencia gravitatoria de un planeta aún por descubrir, señaló que esa idea también se le ocurrió y que ya la había discutido con Peter Andreas Hansen , director. del observatorio Ziberz en Gotha (Turingia, Alemania). Según Hansen, es imposible explicar completamente el movimiento de Urano por la presencia de un solo cuerpo cósmico, por lo que sugirió que hay dos planetas más más allá de la órbita de Urano [7] .

En 1848, Jacques Babinet cuestionó los cálculos de Le Verrier, argumentando que la masa observada de Neptuno era menor y que su órbita era más grande de lo que él pensaba. Babinet planteó la hipótesis de que más allá de la órbita de Neptuno debería haber otro planeta con una masa de aproximadamente 12 veces la masa de la Tierra, lo llamó "Hyperion" [7] . Le Verrier rechazó esta hipótesis con las palabras: “No hay forma de determinar la posición de otro planeta, excepto quizás por una hipótesis en la que la imaginación juega un papel demasiado importante” [7] .

En 1850, James Ferguson , astrónomo asistente en el Observatorio Naval de los Estados Unidos, notó que "perdió" la estrella que estaba observando, GR1719k. El teniente Matthew Maury , jefe del observatorio, lo llamó evidencia de que se trataba de un nuevo planeta. Búsquedas posteriores no revelaron un "planeta" en una posición diferente, y en 1878 Peters , director del Observatorio del Hamilton College en Nueva York, demostró que la estrella en realidad no había desaparecido: los resultados preliminares se debieron a un error humano [7] .

En 1879, Camille Flammarion notó que los afelios de los cometas 1862 III ( Cometa Swift-Tuttle ) y 1889 III eran 47 y 49 AU, respectivamente. e., y asumió que la distancia corresponde al radio orbital del planeta desconocido, lo que convirtió sus órbitas en elípticas [7] . El astrónomo George Forbes, basándose en estos hechos, llegó a la conclusión de que debe haber dos planetas fuera de Neptuno. Basado en el hecho de que los afelios de cuatro cometas alcanzan una distancia de unas 100 UA. e., y la afelia de los siguientes seis - hasta 300 a.u. Es decir, calculó los elementos orbitales de un par de hipotéticos planetas transneptunianos. Estos elementos coincidían ampliamente con los calculados de forma independiente por otro astrónomo llamado David Peck Todd, lo que daba motivos para creer que eran reales [7] . Sin embargo, los escépticos argumentaron que las órbitas de los cometas que participaron en los cálculos eran demasiado inciertas para obtener resultados fiables [7] .

En 1900 y 1901, el director del Observatorio de Harvard, William Henry Pickering , realizó dos intentos de encontrar objetos transneptunianos. El primero de ellos lo inició el astrónomo danés Hans Emil Lau: tras examinar los datos sobre la órbita de Urano desde 1890 hasta 1895, llegó a la conclusión de que era imposible explicar las discrepancias en su órbita por la presencia de una sola planeta transneptuniano, y presentó una suposición sobre las posiciones de dos planetas, cuya presencia, según su opinión, podría explicarlos. El segundo estudio exploratorio comenzó cuando Gabriel Dallet sugirió que el movimiento de Urano podría explicarse por la presencia de un único planeta transneptuniano a una distancia de 47 UA. e. Pickering accedió a comprobar los registros en busca de planetas sospechosos. En ambos casos no se encontró nada [7] .

En 1909, Thomas Jefferson Jackson Sea , un astrónomo con reputación de ser un polemista ensimismado, afirmó que "ciertamente hay uno, muy probablemente dos o posiblemente tres planetas más allá de la órbita de Neptuno" [8] . Llamando aproximadamente al primero de estos planetas "Océano", designó las distancias de estos planetas desde la órbita del Sol como iguales a 42,56 y 72 UA. e) No dio ninguna explicación de cómo estableció estas distancias, y no se registraron datos sobre su búsqueda de estos planetas [8] .

En 1911, el astrónomo indio británico Venkatesh Ketakar volvió a analizar los diagramas de Pierre-Simon Laplace de las lunas de Júpiter y, aplicándolos a los planetas exteriores, propuso la existencia de dos planetas transneptunianos [9] , a los que dio el nombre de "Brahma " y "Vishnu". ". Los tres satélites galileanos interiores de Júpiter - Io, Europa y Ganímedes - están en un movimiento resonante complejo con proporciones de 1:2:4 ("resonancia de Laplace") [10] . Ketakar sugirió que Urano, Neptuno y los hipotéticos planetas transneptunianos también están vinculados por una resonancia similar a la de Laplace. Según estos cálculos, para Brahma, la distancia media debería ser de 38,95 UA. e., y el período orbital es de 242,28 años terrestres (resonancia 3:4 con Neptuno). Plutón, descubierto 19 años después, orbita alrededor del Sol a una distancia media de 39,48 UA. e. y tiene un período orbital de 248 años terrestres, es decir, los parámetros de su órbita resultaron estar cerca de los permitidos por Ketakar (Plutón está en resonancia 2: 3 con Neptuno). Ketakar no hizo ninguna suposición sobre los elementos de la órbita, aparte de la distancia y el período promedio. Se desconoce cómo los calculó Ketakar; el segundo planeta del que habló, Vishnu, no se ha encontrado [9] .

Planeta X y Plutón

En 1894, con la ayuda de William Pickering, el acaudalado bostoniano Percival Lowell fundó el Observatorio Lowell en Flagstaff ( Arizona , EE.UU. ). En 1906 , buscando una explicación para los misterios en la posición de la órbita de Urano, comenzó un proyecto masivo para buscar el planeta transneptuniano [11] , al que llamó "Planeta X" ("Planeta X"). Hay un juego de palabras en este nombre: "X" aquí simboliza lo desconocido y se pronuncia como la letra X, no el número romano "10"; al mismo tiempo, el "Planeta X" se percibe como el "Décimo Planeta" (aunque se suponía que el Planeta X era el noveno, no el décimo). Lowell esperaba rastrear el Planeta X para recuperar su credibilidad como científico, ya que esa credibilidad se había visto muy disminuida por su muy ridiculizada creencia de que las figuras en forma de canal en la superficie de Marte eran canales creados por seres altamente evolucionados [12] .

En primer lugar, Lowell concentró sus esfuerzos en buscar en la región de la eclíptica, el plano rodeado por las constelaciones del zodíaco, en el que todos los planetas giran alrededor del Sol. Usando una cámara de 5 pulgadas, analizó manualmente más de 200 exposiciones de tres horas con una lupa, pero no encontró un solo planeta. En ese momento, Plutón estaba demasiado alto sobre el plano de la eclíptica y no cayó en el área de búsqueda [11] . Luego de verificar las posibles ubicaciones previstas, Lowell llevó a cabo la segunda etapa de la búsqueda; duró de 1914 a 1916 [11] . En 1915, publicó su Memoria de un planeta transneptuniano , en la que concluía que el Planeta X tiene una masa unas siete veces la masa de la Tierra (es decir, la mitad de la masa de Neptuno) y gira alrededor del Sol a una distancia media. de 43 AU. E. Sugirió que el planeta X es un objeto grande con baja densidad y alto albedo, como gigantes gaseosos. Con estas características, su disco debería ser visible en un ángulo de aproximadamente un segundo de arco, y su magnitud aparente será de 12-13, es decir, será lo suficientemente brillante como para ser visto [11] [13] .

Independientemente de Lowell, Pickering afirmó en 1908 que al analizar las desviaciones de la órbita de Urano, había descubierto un noveno planeta. Este planeta hipotético - lo llamó "planeta O" porque la siguiente letra después de "N" (Neptuno) es "O" [14] - tiene un radio orbital medio de 51,9 AU. e. y un período orbital de 373,5 años [7] . En las placas tomadas en su observatorio de Arequipa (Perú), no fue posible encontrar un planeta de tales características. Posteriormente, el astrónomo británico Philip Herbert Cowell demostró que las desviaciones observadas en el movimiento de Urano casi desaparecen cuando se tienen en cuenta sus movimientos en longitud [7] . Lowell, a pesar de su estrecha relación con Pickering, rechazó él mismo la posibilidad de la existencia del planeta O, señalando: "Este planeta se llama con toda razón "O" - porque no es nada" [15] (en inglés, "O" significa "cero", "nada"). Pickering no sabía que cuatro placas fotográficas tomadas por astrónomos en el Observatorio Mount Wilson durante la búsqueda del planeta O en 1919 incluían, en particular, a Plutón: esto se descubrió muchos años después [16] . Pickering continuó especulando sobre la existencia de muchos otros planetas transneptunianos hasta 1932, llamándolos P, Q, R, S, T y U. Ninguno de estos fue encontrado [9] .

Descubrimiento de Plutón

Después de la inesperada muerte de Lowell en 1916, la búsqueda del Planeta X se abandonó temporalmente. Según su amigo, el hecho de no encontrar este planeta "casi lo mata" [17] . La viuda de Percival Lowell, Constance Lowell, arrastró gradualmente al observatorio a largas batallas legales para asegurar la herencia de un millón de dólares de su esposo. Como resultado, la búsqueda del Planeta X no pudo completarse durante varios años [18] .

En 1925, el observatorio recibió discos de vidrio para un nuevo telescopio de campo amplio de 13 pulgadas para continuar la búsqueda, construido con fondos de George Lowell, hermano de Percival [11] . En 1929, el director del Observatorio Westo, Melvin Slifer, no dudó mucho y encomendó el trabajo de encontrar el planeta a Clyde Tombaugh, un granjero de Kansas de 22 años que acababa de llegar al Observatorio Lowell: Slipher quedó impresionado por sus dibujos astronómicos [18] .

La tarea de Tombo era capturar sistemáticamente parches del cielo nocturno, tomando pares de imágenes con dos semanas de diferencia. Después de eso, colocó ambas imágenes de cada sección en un aparato especial, el llamado comparador de parpadeo , que, al cambiar rápidamente estas imágenes, creaba la ilusión del movimiento rápido de cualquier cuerpo planetario. Para reducir la probabilidad de que cualquier objeto que se mueva rápido (y por lo tanto más cerca) sea percibido como un nuevo planeta, Tombaugh fotografió cada área cercana al punto de oposición, es decir, opuesto al Sol, donde el aparente movimiento retrógrado de los objetos cuyo Las órbitas se sitúan fuera con respecto a la tierra, las más rápidas. Además, realizó un tercer disparo de control para eliminar cualquier falso positivo causado por defectos en el registro en particular. Tombaugh decidió filmar todo el zodíaco de esta manera y no limitarse a las áreas señaladas por Lowell [11] .

A principios de 1930, Tombo en su búsqueda llegó a la constelación de Géminis. El 18 de febrero de 1930, después de haber estado trabajando durante todo un año y de haber revisado cerca de 2 millones de estrellas, Tombo vio un objeto en movimiento en placas fotográficas tomadas el 23 y 29 de enero del mismo año [19] . Una fotografía de baja calidad tomada el 21 de enero confirmó el movimiento. Después de confirmar que el objeto se movía, Tombo entró en la oficina de Slifer y dijo: "Doctor Slifer, encontré su planeta X" [18] . El objeto estaba a sólo seis grados de una de las dos posiciones indicadas por Lowell; por lo tanto, se puede decir que sus esperanzas estaban justificadas [18] . Pronto el observatorio recibió otras fotografías de confirmación. El 13 de marzo de 1930 se envió la noticia del descubrimiento al Observatorio de Harvard. Posteriormente, se encontró un nuevo objeto en fotografías tomadas antes del 19 de marzo de 1915 [16] . Parte de la decisión de nombrarlo Plutón se debió al deseo de honrar la memoria de Percival Lowell: las iniciales de su nombre formaban las dos primeras letras de esta palabra [20] . Tras el descubrimiento de Plutón, Tombo siguió buscando otros objetos distantes en el plano de la eclíptica. Encontró cientos de estrellas variables y asteroides, así como dos cometas, pero no descubrió otros planetas [21] .

Plutón pierde el estatus de planeta X

Los trabajadores del observatorio quedaron desilusionados y sorprendidos de no poder ver el disco visible de Plutón: en los telescopios parecía un punto, como una estrella. Con una magnitud de 15, era seis veces más tenue de lo que predijo Lowell, es decir, era muy pequeño o muy oscuro [11] . Debido a que los astrónomos de Lowell creían que Plutón era lo suficientemente masivo como para distorsionar las órbitas de otros planetas, supusieron que su albedo era de 0,07 (en otras palabras, que reflejaba solo el 7 % de la luz que incidía sobre él), es decir, oscuro, como el asfalto. , y similar a Mercurio  , el planeta con el albedo más bajo [1] . Con tales características, su diámetro debería ser de unos 8000 km, es decir, el 60% de la superficie terrestre. . Además, en el proceso de observación, resultó que la órbita de Plutón es fuertemente elíptica, con una excentricidad mucho mayor en comparación con otros planetas [22] .

Algunos astrónomos han negado que Plutón deba ser considerado un planeta. Poco después de su descubrimiento en 1930, Armin Leishner sugirió que, debido a la oscuridad y excentricidad de la órbita, debería considerarse más bien un asteroide o un cometa: “El resultado de Lowell confirma la gran excentricidad sugerida el 5 de abril. Otra opción es un asteroide grande cuya órbita ha cambiado mucho debido al paso cercano de un planeta grande como Júpiter, o tal vez sea uno de los muchos objetos planetarios de período largo aún no descubiertos, o un objeto brillante parecido a un cometa” [22]. ] . En 1931, Ernest Brown, habiendo realizado cálculos matemáticos, afirmó que era imposible explicar las desviaciones observadas de la órbita de Urano por la influencia gravitatoria de un planeta aún más distante, y por lo tanto la predicción de Lowell era "completamente accidental" [23] .

A lo largo del siglo XX, las estimaciones de masa de Plutón se han revisado a la baja. En 1931, Nicholson y Mayall, basándose en su impacto permisible sobre los gigantes gaseosos, calcularon su masa y estimaron que era proporcional a la masa de la Tierra [24] . En 1949, basándose en la medición del diámetro de Plutón, se concluyó que su tamaño es intermedio entre Mercurio y Marte, y su masa, muy probablemente, es diez veces menor que la masa de la Tierra [25] . En 1976, Dale Cruikshank, Carl Pilcher y David Morrison de la Universidad de Hawái analizaron los espectros de la superficie de Plutón y determinaron que debía contener hielo de metano, una sustancia muy brillante. Esto significaba que Plutón no solo no es oscuro, sino que, por el contrario, es un cuerpo extremadamente brillante y, por lo tanto, su masa es apenas superior a 0,01 masas terrestres [26] .

Estimaciones de masa de Plutón:
Año Masa (en masas terrestres) notas
1931 una Nicholson y Mayall [24]
1948 1/10 kuper [25]
1976 1/100 Cruikshank, Pilcher y Morrison [26]
1978 1/500 Christy y Harrington [27]

La masa de Plutón finalmente se determinó en 1978 cuando el astrónomo estadounidense James Christie descubrió su luna Caronte . Este descubrimiento le permitió, junto con Robert Harringotn del Observatorio Naval de EE. UU., medir la masa del sistema Plutón-Caronte directamente al observar la órbita del satélite alrededor del planeta [27] . Según sus medidas, la masa de Plutón es de 1,31 × 10 22 kg: esto es aproximadamente 1/500 de la masa de la Tierra o 1/6 de la Luna. Este valor es mucho menor que el que podría explicar las desviaciones observadas en las órbitas de los planetas exteriores. Entonces, la "predicción" de Lowell resultó ser accidental: si el planeta X existe, definitivamente no es Plutón [28] .

Búsqueda adicional del planeta X

Después de 1978, muchos astrónomos continuaron buscando el planeta X de Lowell y estaban convencidos de que dado que Plutón no podía llevar a cabo esta "misión", esto significaba que las órbitas de los planetas exteriores estaban distorsionadas por un décimo planeta invisible [29] .

En las décadas de 1980 y 1990, Robert Harrington realizó un estudio para determinar la causa real de las desviaciones observadas [29] . Según sus cálculos, cualquier "planeta X" debería estar unas tres veces más lejos del Sol que Neptuno; su órbita debería tener una excentricidad muy alta y estar fuertemente inclinada con respecto a la eclíptica, en un ángulo de aproximadamente 32 con respecto al plano orbital de otros planetas conocidos [30] . Esta hipótesis ha recibido críticas mixtas. Un conocido opositor de la existencia del planeta X, Brian Marsden, del Centro de Planetas Menores de la Universidad de Harvard, señaló que las desviaciones en cuestión son cientos de veces más pequeñas que las mencionadas por Le Verrier, y pueden explicarse fácilmente por errores de observación. [31] .

En 1972, Joseph Brady del Laboratorio Nacional de Livermore investigó las desviaciones en el movimiento del cometa Halley. Brady dijo que podrían deberse a un planeta del tamaño de Júpiter que orbita alrededor del Sol más allá de Neptuno, a una distancia de 59 UA. e., y tiene una órbita retrógrada [32] . Sin embargo, tanto Marsden como P. Kenneth Seidelmann, un proponente de la existencia del planeta X, se enfrentaron con hostilidad a esta hipótesis, argumentando que el cometa Halley libera aleatoria e irregularmente chorros de materia que provocan un cambio en su trayectoria orbital, y también que tal objeto masivo, como el Planeta X, según Brady, tendría que distorsionar significativamente las órbitas de los planetas exteriores conocidos [33] .

En 1983, el observatorio espacial IRAS (aunque su tarea no es buscar el planeta X) causó sensación brevemente con el informe de un "objeto desconocido", que se describió por primera vez como "quizás del tamaño del planeta gigante Júpiter y cercano". suficiente para ser parte del sistema solar" [34] . "Todo lo que puedo decir es que no sabemos qué es", dijo a The Washington Post Gerry Neugebauer, oficial principal del programa IRAS . Tras un análisis más detallado, resultó que nueve de los objetos no identificados eran galaxias distantes, y el décimo era una "nube interestelar"; ninguno de los objetos pertenecía al sistema solar [36] .

En 1988, Jackson y Killen realizaron un estudio de la estabilidad de la resonancia Neptuno-Plutón simulando el movimiento de los planetas en presencia del "planeta X" de varias masas ya diferentes distancias de Plutón. Las órbitas de Neptuno y Plutón están en resonancia 3:2, lo que hace imposible que colisionen e incluso se acerquen, aunque Plutón a veces se acerca más al Sol que Neptuno. Resultó que para romper esta resonancia, la masa de un hipotético objeto superterrestre debe superar las 5 masas terrestres, mientras que el rango de parámetros posibles es bastante amplio, como resultado de lo cual puede existir una gran cantidad de cuerpos cósmicos más allá. la órbita de Plutón, cuya presencia no afecta de ninguna manera esta resonancia. Para determinar la influencia de tal cuerpo en la estabilidad de la resonancia Neptuno-Plutón, se pronosticó el desarrollo de cuatro órbitas de prueba del planeta transplutoniano a intervalos de millones de años. Resultó que los planetas más allá de Plutón, que tienen masas de 0,1 a 1,0 masas terrestres y giran alrededor del Sol a una distancia de 48,3 y 75,5 UA, respectivamente. Es decir, no afectan la resonancia 3:2. Pruebe planetas con una masa de 5 masas terrestres y semiejes mayores de 52,5 y 62,5 UA. E. distorsionar el argumento de la libración del perihelio de Plutón (cuatro millones de años) [37] .

Harrington murió en enero de 1993 sin encontrar el Planeta X [38] . Seis meses antes, Miles Standish, tras analizar los datos obtenidos durante el sobrevuelo de Neptuno de la Voyager 2 en 1989, calculó su masa total. Resultó ser un 0,5% menos en comparación con los cálculos anteriores: este valor es proporcional a la masa de Marte [38] . Después de eso, volvió a calcular el efecto gravitatorio de Neptuno sobre Urano [39] . Cuando se aplicó la masa corregida de Neptuno a las efemérides evolutivas del Jet Propulsion Laboratory (JPL), todas las inconsistencias en la órbita de Urano, y con ellas la necesidad de la existencia del planeta X como explicación de las perturbaciones en el movimiento de Urano y Neptuno, desaparecidos [3] . No hay desviaciones en las trayectorias de la sonda espacial ( Pioner-10 , Pioneer-11 , Voyager-1 , Voyager-2 ), cuya presencia podría explicarse por la influencia gravitatoria de un gran objeto no descubierto de las regiones exteriores de el sistema solar [40] . Hoy en día, la mayoría de los astrónomos están de acuerdo en que el planeta X, visto por Lowell, sus predecesores y sucesores, no existe [41] .

Descubrimiento de otros objetos transneptunianos

Después del descubrimiento de Plutón y Caronte, no se encontraron objetos transneptunianos (TNO) hasta 1992, cuando se descubrió (15760) 1992 QB1 [42] . Desde entonces, se han observado cientos de tales objetos. La mayoría de ellos se consideran parte del cinturón de Kuiper: un grupo de cuerpos helados que orbitan alrededor del Sol cerca del plano de la eclíptica, fuera de la órbita de Neptuno. Aunque ninguno de ellos alcanzó el tamaño de Plutón, algunos de estos distantes objetos transneptunianos, en particular Sedna, fueron inicialmente presentados en los medios como "nuevos planetas" [43] .

En 2005, el astrónomo Michael Brown y su equipo anunciaron el descubrimiento de 2003 UB 313 (más tarde llamado Eris en honor a la diosa griega de la lucha y el conflicto), un objeto transneptuniano ligeramente más grande que Plutón [44] . Poco después, fue presentado en un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA como "el décimo planeta" [45] . Posteriormente, resultó que Eris es más pequeño que Plutón en tamaño, pero más pesado [46] .

Eridu nunca fue clasificado oficialmente como planeta. Según la definición de planeta adoptada en 2006, tanto Eris como Plutón no son considerados planetas, sino planetas enanos , ya que "no han limpiado su entorno" [4] : no giran alrededor del Sol de forma independiente, sino como parte de un grupo de cuerpos de tamaño comparable. Plutón fue considerado el segundo planeta enano más grande después de Eris, sin embargo, según los datos recibidos de New Horizons AMS en julio de 2015, Plutón es un poco más grande que Eris y es el objeto transneptuniano más grande conocido en la actualidad [47] .

Algunos astrónomos, el más famoso Alan Stern, jefe de la misión New Horizons de la  NASA a Plutón, dicen que la definición de la IAU es inapropiada y Plutón y Eris, así como todos los grandes objetos transneptunianos, por ejemplo, Makemake , Sedna , Quaoar y Varuna  . deben ser considerados planetas [48] . Sin embargo, el descubrimiento de Eris no rehabilitó la teoría de la existencia del planeta X, ya que el tamaño de Eris es demasiado pequeño para tener algún efecto sobre las órbitas de los planetas exteriores [49] .

Suposiciones sobre la influencia de los planetas transneptunianos en los objetos transneptunianos

Si bien la mayoría de los astrónomos están convencidos de que el planeta X de Lowell no existe, también hay muchos defensores de la hipótesis de que un gran "planeta X" no descubierto tiene un efecto gravitatorio tangible en las regiones exteriores del sistema solar (incluidos numerosos objetos transneptunianos descubiertos ). - pero cuyo efecto, escala y naturaleza es significativamente diferente de lo que vio Lowell [50] [51] .

sedna

Después del descubrimiento de Sedna , se hizo necesario explicar cómo se pudo haber formado un cuerpo con una órbita tan asombrosa. Su perihelio está a una distancia tan grande del Sol (aproximadamente 75 UA) que ningún mecanismo conocido puede explicarlo. En particular, se encuentra demasiado lejos de las órbitas de los planetas: la gravedad de Neptuno no puede producir un efecto perceptible sobre él. Las hipótesis que explican la órbita de Sedna sugieren que fue moldeada por la gravedad de una estrella que se acercó al Sol en el pasado, es decir, que Sedna fue "arrebatada" de otro sistema planetario o que fue "atraída" a una órbita tan lejana por la atracción de una estrella desconocida. planeta transneptuniano [52] . La forma obvia de determinar las vicisitudes de la órbita de Sedna es descubrir muchos otros objetos en la misma región cuyas configuraciones orbitales proporcionarían hechos a partir de los cuales se podría determinar su pasado. Si Sedna fue "arrojada" a su órbita actual por un planeta transneptuniano, entonces otros objetos encontrados en esa área deberían tener un perihelio comparable (alrededor de 80 AU) [53] .

En 2014, los astrónomos anunciaron el descubrimiento de 2012 VP113, un gran objeto con un perihelio de unas 80 AU. e., y un período de revolución de más de 4200 años, similar en parámetros orbitales a Sedna [54] . Este hecho se convirtió en la base de las suposiciones sobre la existencia de un potencial planeta transneptuniano. Los astrónomos del Carnegie Institute of Science Trujillo y Sheppard argumentaron que una comparación de los argumentos del perihelio de VP113 y otros objetos transneptunianos distantes argumenta la existencia de una supertierra o gigante gaseoso con una masa de 2 a 15 masas terrestres cerca del plano de la eclíptica. a una distancia de 200-300 UA. e. [55] , que, sin embargo, no está confirmado por algunos cálculos adicionales: limitaciones sobre HNO grandes (ver más abajo).

Michael Brown -incluso independientemente de los datos sobre la influencia gravitatoria- argumentó que por sí sola la órbita de 12.000 años de Sedna ya prevé la posibilidad de la existencia de planetas del tamaño de la Tierra más allá de la órbita de Neptuno. La órbita de Sedna tiene una excentricidad tan grande que pasa solo una pequeña parte de su período orbital cerca del Sol, donde es fácil de observar. Esto significa que, a menos que su descubrimiento haya sido una coincidencia de circunstancias improbables, probablemente hay un grupo muy grande de objetos comparables en tamaño a Sedna que se pueden observar en el área donde pasa su órbita [56] . Michael Brown, el descubridor de Sedna, dijo en su conferencia Lowell de 2007: “Sedna tiene tres cuartas partes del tamaño de Plutón. Si [hay] 60 cuerpos del tamaño de las tres cuartas partes de Plutón, entonces probablemente haya 40 cuerpos del tamaño de Plutón... Y si hay 40 cuerpos del tamaño de Plutón, probablemente haya 10 cuerpos del doble del tamaño de Plutón , tres o cuatro cuerpos tres veces el tamaño de Plutón, y el mayor de estos cuerpos... probablemente del mismo tamaño que Marte o la Tierra” [57] . Sin embargo, señaló, si se encontrara tal objeto, e incluso si tuviera el tamaño de la Tierra, aún sería considerado un planeta enano según la definición actual, ya que "no aclaraba suficientemente su entorno" [57] .

Fallo de Kuiper

La discusión sobre un posible planeta transneptuniano también se llevó a cabo activamente en torno al llamado "canal de Kuiper". El Cinturón de Kuiper termina repentinamente a una distancia de 48 UA. es decir, del sol. Se ha sugerido que este inesperado acantilado podría deberse a la presencia de un objeto con una masa, como la de Marte o la Tierra, que gira alrededor del Sol a una distancia de 48 UA. E. [58] Si en una órbita circular a una distancia de 60 a. es decir, un planeta tipo Marte giraría alrededor del Sol, la configuración de los objetos transneptunianos no correspondería a la observada. En particular, el número de plutinos disminuiría significativamente [59] . Los astrónomos no excluyen la posibilidad de la existencia de un planeta similar a la Tierra, aún más masivo, con una excentricidad de una órbita inclinada a una distancia de más de 100 UA. e. Los modelos informáticos presentados por Patrick Likavka de la Universidad de Kobe muestran que la presencia de un cuerpo con una masa de 0,3 a 0,7 de la Tierra, que fue expulsado por Neptuno al comienzo de la formación del sistema solar y ahora se mueve en una forma alargada orbita a una distancia de 101 a 200 UA. es decir, desde el Sol, se podría explicar la existencia de la Brecha de Kuiper y algunos objetos aislados, como Sedna y 2012 VP113 [59] . Mientras que algunos astrónomos apoyan con cautela tales consideraciones, otros las descartan como "falsas" [51] .

Planeta X según hipótesis modernas

En la actualidad siguen existiendo varias hipótesis sobre la existencia de grandes planetas transneptunianos, por plantear y comprobar, que aún no cuentan con evidencia científica generalmente aceptada: las denominadas. El Planeta Nueve , Tyche y otras variantes del Planeta X, así como la extinta estrella compañera del Sol, Némesis .

En la actualidad, el símbolo "X" en el término significa x , - "desconocido", - del nombre de la cantidad desconocida, denotada por esta letra en matemáticas [60] . Desde el descubrimiento de Plutón y hasta que fue considerado el noveno planeta, el término por el número romano X ( 10 ) también fue descifrado como "el décimo planeta". Sin embargo, es posible que el nombre original "Planeta X" provenga de los cálculos teóricos de Percival Lowell sobre la supuesta existencia de planetas desconocidos , a los que denominó "X1" y "X2" respectivamente [61] .

Hipótesis sobre el Planeta X

Primeras hipótesis para un planeta transneptuniano por Lowell y otros

En la década de 1840, Urbain Le Verrier , utilizando la mecánica newtoniana , predijo la posición del planeta Neptuno , entonces no descubierto, basándose en un análisis de las perturbaciones en la órbita de Urano [62] . Durante el siglo XIX se hicieron varias sugerencias sobre la existencia de un nuevo planeta, ya que las observaciones del recién descubierto Neptuno llevaron a los astrónomos a suponer que, además de él, otro objeto masivo también estaba afectando la órbita de Urano.

En 1906, Percival Lowell inició una extensa búsqueda del noveno planeta del sistema solar, al que denominó "Planeta X" [63] . Se basó en la misma suposición de que un planeta desconocido está influyendo en la órbita de Urano. Las áreas en las que podría ubicarse el "planeta X" fueron nombradas por él como "X1" y "X2" [61] . Como resultado de búsquedas sistemáticas, en 1930 Clyde Tombaugh en el Observatorio Lovell descubrió Plutón , cuya órbita resultó ser extremadamente cercana a la solución "X1" de Lowell. Sin embargo, más tarde resultó que la masa real de Plutón es mucho menor que la predicha por Lowell, por lo que no pudo producir esas perturbaciones en el movimiento de Urano y Neptuno , a partir de las cuales se obtuvo la solución "X1". Por lo tanto, el descubrimiento de Plutón cerca de la posición predicha por Lovell fue puramente accidental, y la cuestión de la existencia del "planeta X" quedó abierta. Muchos años de intentos por descubrir este planeta (incluidas las observaciones del propio K. Tombo en el Observatorio Lovell hasta 1943 ) no condujeron al descubrimiento de un nuevo planeta. [64] [65]

En las décadas de 1970 y 1980, se hicieron nuevamente varias suposiciones sobre la existencia de un planeta X transneptuniano relativamente cercano, pero no todas fueron confirmadas.

Durante el paso de la Voyager 2 cerca de Neptuno en 1989, se obtuvieron datos a partir de los cuales su masa total fue revisada a la baja en un 0,5%, lo que permitió utilizar estos datos para recalcular el efecto gravitacional de Neptuno sobre Urano . Como resultado, desaparecieron las discrepancias en la órbita de Urano, y con ellas la necesidad del Planeta X como explicación de las perturbaciones en el movimiento de Urano y Neptuno [64] .

Una simulación por computadora de la evolución del Sistema Solar, realizada en 2011 en la Universidad Southwestern de los EE. UU., mostró [66] que su configuración actual solo puede lograrse si hubo un quinto planeta gigante en el pasado lejano , parecido a Urano o Neptuno. en tamaño y masa. Según los cálculos, el planeta fue expulsado del sistema solar unos 600 millones de años después de su nacimiento. Quizás no abandonó el sistema por completo, sino que simplemente se trasladó a una órbita muy lejana.

Conjetura de Tyche

En 2010, los astrofísicos estadounidenses John Matese y Daniel Whitmire de la Universidad de Luisiana afirmaron haber descubierto un planeta varias veces del tamaño de Júpiter [67] [68] [69] .

De acuerdo con estas suposiciones, Tyche es un gigante gaseoso ubicado en el borde de la Nube de Oort del sistema solar [Nota. 1] . Gira en una órbita tradicional para los planetas del sistema solar. La distancia del Sol a Tyukhe es de 30.000 UA. E. La temperatura en Tyukha es muy baja. Se suponía que solo el telescopio infrarrojo orbital WISE , cuyo propósito oficial es buscar nuevos cuerpos celestes en el sistema solar, sería capaz de ver el objeto.

Los astrofísicos Mats y Whitmire han mencionado que supuestamente cuentan con imágenes tomadas por el telescopio WISE, las cuales prometieron publicar a finales de 2011, pero nunca lo hicieron, y esta hipótesis aún no ha recibido reconocimiento oficial.

En marzo de 2014, luego de analizar los datos obtenidos por el telescopio WISE , se anunció que no existen objetos desconocidos del tamaño de Saturno o mayores a una distancia de hasta 10 mil unidades astronómicas del Sol, y a una distancia de hasta 26 mil a. Es decir, no hay objetos desconocidos del tamaño de Júpiter o más grandes del Sol [70] .

Supuestos variantes por Rodney Gomez

En 2012, Rodney Gómez, del Observatorio Nacional de Brasil, modeló las órbitas de 92 objetos del cinturón de Kuiper y descubrió que seis de esas órbitas se habían alargado mucho más de lo que sugería el modelo. Concluyó que la explicación más simple para esto es la influencia gravitatoria de un planeta remoto del tamaño de Neptuno a una distancia de 1500 AU. e. o con Marte a una distancia de 53 a. E. [71]

La hipótesis de los científicos españoles sobre dos súper-Tierras

En 2014, un grupo de científicos españoles de la Universidad de Madrid analizó las características de las órbitas de los objetos transneptunianos y, basándose en el mecanismo de Kozai ( resonancia Lidov -Kozai ), sugirió la posibilidad de la existencia de dos planetas desconocidos más allá del órbita de Neptuno [72] : una súper-Tierra con una masa de 10 masas terrestres a una distancia de aprox. 250 a. E. [73] y un planeta más distante con una masa en el rango de la masa de Marte a la masa de Urano [74] . Sin embargo, esta hipótesis contradice las conclusiones de 2009, basadas en datos observacionales, según las cuales se excluye la posibilidad de la existencia de cuerpos del tamaño de Marte a una distancia inferior a 300 UA más allá de Neptuno. es decir, del Sol [75] . En 2016 , nuevamente sugirieron la existencia de dos grandes supertierras más allá de la órbita de Plutón mediante la ejecución de simulaciones por computadora de la utilizandotransneptunianosobjetos7dedinámica el método Monte Carlo [76] .

Hipótesis del Super-Pastor de la Tierra por científicos del Carnegie Institute of Science

En 2014-2015, los astrónomos del Carnegie Institute of Science Chadwick Trujillo y Scott Sheppard también sugirieron, basándose en el efecto Kozai, que en el sistema solar más allá de la órbita de Neptuno, varios cientos de UA. Es decir, se puede ubicar una super-Tierra desde el Sol , que actúa como un planeta pastor para Sedna y otro objeto transneptuniano 2012 VP 113 , así como el limitador de la Brecha del Cinturón de Kuiper [77] [55] .

Hipótesis del gigante de gas y hielo de Brown y Batygin

Los científicos del Instituto de Tecnología de California Michael Brown (el descubridor de muchos objetos transneptunianos y planetas enanos ) y Konstantin Batygin en 2016 plantearon la hipótesis de la existencia del Noveno Planeta con una masa muchas veces mayor que la Tierra, ubicado 20 veces más lejos del Sol que Neptuno . Según estos investigadores, como en otras hipótesis sobre los planetas pastores, la ubicación de las órbitas de una serie de objetos del Cinturón de Kuiper puede explicarse por la presencia de un cuerpo celeste masivo [78] [79] [80] .

Sus cálculos fueron publicados en enero de 2016 en el Astronomical Journal [81] , según ellos, un hipotético planeta súper-Tierra con una masa de alrededor de 10 de la Tierra es un gigante de gas (gas-hielo) y tiene un período orbital de alrededor de 15 mil años y una órbita elíptica inusualmente alargada con perihelio alrededor de 200 a. E. y apohelio hasta 1200 a. E. [82] Las noticias sobre este estudio fueron publicadas por las editoriales Nature y Science [83] [84] y una variedad de medios no principales [85] [86] . Aunque los cálculos aún no dan predicciones precisas de la posición del planeta, se planea una búsqueda de varios años con los telescopios Subaru (Hawái) y el Large Synoptic Survey Telescope (se planea que el telescopio comience a operar en 2022 en Chile) .

En 2019, los autores de la hipótesis precisaron que el Noveno Planeta es una súper- Tierra con una masa igual a 5 masas terrestres, el semieje mayor de su órbita es de 400 UA. Es decir, hace una revolución alrededor del Sol en unos 10 mil años [87] .

Hipótesis de Katherine Volk y Renu Malhort

Los astrónomos Catherine Volk y Renu Malhorta de la Universidad de Arizona estudiaron la inclinación orbital de más de 600 objetos del Cinturón de Kuiper en 2017 y concluyeron que las desviaciones orbitales de los objetos en el Cinturón de Kuiper exterior (50-80 AU) están influenciadas por un planeta con una masa aproximadamente igual a la de Marte, orbitando a una distancia de 60 UA. es decir, del Sol en una órbita de 8° de inclinación. Los astrónomos esperan que el telescopio LSST [88] [89] pueda descubrir este planeta .

Hechos

  • Las naves espaciales Pioneer-10 y Pioneer-11 , al acercarse al límite exterior del sistema solar en el siglo XXI, se desviaron de la trayectoria planificada calculada a partir de los datos de gravedad de los cuerpos celestes conocidos. La magnitud y dirección de la desviación para ambos dispositivos es la misma ( efecto Pioneer ). Sin embargo, la razón de esto no fue la presencia de un planeta desconocido, sino la fuerza de retroceso asociada con la emisión anisotrópica de radiación térmica por parte de los propios vehículos [61] .
  • También hay una serie de otros cálculos y suposiciones sobre los límites de tamaño y la lejanía de posibles grandes planetas transneptunianos .

Limitaciones y controversias sobre la existencia de grandes planetas transneptunianos

Según cálculos basados ​​en datos de observación de 2009 de varios astrónomos, se excluye la posibilidad de la existencia de cuerpos del tamaño de Marte a una distancia inferior a 300 UA. es decir, del Sol [75] .

Según los cálculos de 2014 del astrónomo Lorenzo Iorio, se revelaron restricciones: la distancia mínima para un objeto con una masa de 2 terrestres ( súper-Tierras ) es 496-570 UA. e., y para un objeto ( gigante gaseoso ) con una masa de 15 terrestres - 970-1111 a. E. [90]

En marzo de 2014, luego de analizar los datos obtenidos por el telescopio orbital infrarrojo WISE (lanzado a la órbita terrestre en diciembre de 2009, incluida la búsqueda de nuevos cuerpos celestes en el sistema solar), se anunció que a una distancia de hasta 10 mil unidades astronómicas del Sol no hay objetos desconocidos del tamaño de Saturno o mayores, y a una distancia de hasta 26 mil a. Es decir, no hay objetos desconocidos del tamaño de Júpiter o más grandes del Sol [70] [91] .

Antranik Sefilian de la Universidad de Cambridge y Jihad Touma de la Universidad Americana de Beirut han calculado que las órbitas inusuales de algunos objetos transneptunianos se deben a la influencia gravitatoria de pequeños objetos que forman un disco fuera de la órbita de Neptuno [92] [ 93] , asumiendo que la masa total de los objetos del cinturón de Kuiper y el disco disperso es de al menos 10 masas terrestres [94] .

Los astrónomos Chris Sedgwick y Stephen Serjeant en su trabajo, basado en datos de los telescopios IRAS y AKARI , encontraron 535 candidatos cuya masa va desde 0,02 Masa de Júpiter (6 Masas de la Tierra) a 0,36 Masa de Júpiter (110 Masas de la Tierra) a una distancia de 700 a 8000 AU. ninguno de los cuales fue confirmado por verificación manual [95]

Teoría oligárquica de la formación planetaria

Según la teoría oligárquica de la formación de planetas, en las primeras etapas de la vida del sistema solar había cientos de objetos de tamaño planetario, los llamados "oligarcas". En 2005, el astrónomo Eugene Chang sugirió que, aunque algunos de estos "oligarcas" luego se convirtieron en planetas modernos, la mayoría de ellos fueron expulsados ​​como resultado de interacciones gravitatorias. Algunos abandonaron el sistema solar por completo y se convirtieron en planetas interestelares errantes , mientras que otros se trasladaron al halo que rodea el sistema solar y recibieron órbitas con períodos orbitales de millones de años. Este halo se extendió a una distancia de 1000 a 10 000 UA. es decir, desde el Sol, es decir, desde un trigésimo hasta un tercio de la distancia a la nube de Oort [96] .

Notas

Comentarios
  1. ↑ Aunque la astronomía moderna opera con el concepto de la Nube de Oort , no hay evidencia instrumental de su existencia. Este hecho muestra la extrema dificultad de detectar objetos no luminosos a grandes distancias. Detectar incluso un objeto supermasivo en los límites cercanos de la nube de Oort (2000-5000 AU) o más (10 000-50 000 AU y más) es una tarea extremadamente difícil y requiere mucho tiempo y dinero. Los objetos fríos a tales distancias solo pueden detectarse con telescopios infrarrojos y son prácticamente invisibles en el rango visible. La experiencia de descubrir otros planetas distantes del sistema solar muestra que tales cuerpos fueron descubiertos por el efecto gravitatorio en las órbitas de otros cuerpos celestes, y solo luego descubiertos a través de un telescopio.
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Literatura

Enlaces