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En búsqueda del Planeta 9 (y no se va a llamar Plutón 2)

Título del artículo original: The Orbit of Planet 9.
Autores: Michael E. BrownKonstantin Batygin.
Institución del primer autor: División de Geología y Ciencias Planetarias, Caltech, Estados Unidos.
Estado de la publicación: Aceptado para publicación en Astronomical Journal. Acceso abierto en arXiv.

Figura 1: Plutón, en color verdadero, fotografiado por la sonda espacial New Horizons. Crédito: NASA.

Lo primero es lo primero, y yo sé lo que están pensando: ¿y que pasó con Plutón?
Plutón tiene una historia interesante, y está más o menos relacionada con el tema de hoy, así que vamos a repasarla. A finales del siglo XIX y principios del siglo XX, astrónomos descubrieron que las órbitas de los planetas gigantes Saturno, Urano, y Neptuno, no coincidían con los cálculos, dadas las masas de aquellos planetas. De hecho, esta misma técnica fue utilizada para predecir y luego descubrir la existencia de Neptuno. Los astrónomos de la época pensaron que la historia se repetía una vez más, y teorizaron que existía otro planeta más allá de Neptuno. Tras una larga búsqueda, descubrieron Plutón. Motivados por la teoría que recién mencioné, lo bautizaron con el nombre que conocemos y lo designaron como el noveno planeta del Sistema Solar. Y eso pudo haber sido el fin de la historia, pero no se acaba ahí.
Detalles de Plutón fueron revelados con más observaciones, y las primeras voces disidentes no se hicieron esperar. Plutón es demasiado pequeño para causar las perturbaciones en la trayectoria de los planetas gigantes, dijeron. La clasificación de planeta tuvo sus objeciones incluso en aquellos tiempos: Plutón es más pequeño que la Luna. Por el momento, Plutón siguió siendo considerado un planeta, y así fue hasta 2006.
Lo cierto es que evidentemente, Plutón no era capaz de perturbar la órbita de Neptuno, un planeta inmensamente más grande, así que los astrónomos volvieron a la teoría de que otro planeta existía en los confines del Sistema Solar. Le llamaron Planeta X (equis por lo desconocido, no por el 10 romano). En 2006, la Unión Astronómica Internacional decidió una definición más científica y estricta de un planeta, que excluye a Plutón debido a que no es lo suficientemente grande para “limpiar” su órbita de cuerpos más pequeños.

Por otro lado, la idea del Planeta X fue abandonada en los años 90, cuando astrónomos utilizaron nuevos datos de la sonda Voyager 2, que pasó por Neptuno en 1989. Voyager 2 midió la masa de Neptuno con más precisión de la que se tenía hasta entonces, y descubrió que Neptuno era 0,5% más pequeño de lo que se pensaba. Suena poco, pero es suficiente para que las “perturbaciones” en las órbitas de los planetas gigantes desaparecieran. Y ese es el fin de la historia de Plutón y el Planeta X… ¿Cierto?

X ≠ 9

En el año 2002, aparecieron los primeros indicios de que podría existir otro planeta aparte de los conocidos hasta la fecha, más allá de Neptuno. Las sospechas aparecieron con el descubrimiento de una población de objetos trans-Neptunianos (más allá de Neptuno), con órbitas curiosamente similares. Imaginemos por un momento un rebaño de ovejas que se mueven juntas en un círculo. Aún sin poder verlo, podríamos especular que hay un perro pastor guiándolas. El “perro pastor” en esta analogía es un nuevo planeta, aún no descubierto, que eventualmente fue nombrado Planeta 9. No se llama Planeta X por que el Planeta X había sido teorizado para resolver otro problema completamente distinto, como decíamos antes. Ya que no hay perturbaciones medibles en las órbitas de Neptuno y los otros planetas gigantes conocidos, este nuevo Planeta 9 debe estar extremadamente lejos. Los autores del artículo de hoy llevaron a cabo una investigación con el fin de ayudar a la búsqueda del elusivo gigante.

Figura 2: Arte conceptual del Planeta 9. Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC).

¿Y cómo lo buscamos?

Los autores llevaron a cabo una investigación utilizando objetos seleccionados cuidadosamente. Sus objetos se encuentran en el cinturón de Kuiper, una región llena de asteroides y rocas más allá de Neptuno. Eligieron objetos que claramente están demasiado lejos de Neptuno para ser influenciados por él, pero no tan lejos que provengan de la nube de Oort, una región rocosa y helada fuera del Sistema Solar. Dadas estas delicadas características, sólo 11 objetos conocidos las cumplen inequívocamente. Ellos son la base de datos de la investigación.

Los autores llevaron a cabo muchas simulaciones numéricas de la historia del Sistema Solar exterior, en la vecindad de Neptuno. Compararon cada simulación con las posiciones y características orbitales de los 11 objetos en la base de datos. Recordemos que estos 11 objetos tienen órbitas similares, como ovejas corriendo en círculos, arriadas por un pastor invisible. La sospecha es que el hecho de que las órbitas son similares no es ninguna coincidencia. Los autores compararon las simulaciones con los datos reales, y descubrieron que las órbitas de estos objetos son así de similares sólo un 0,4% del tiempo, de manera azarosa. Lo que esto quiere decir, es que, si no existe el Planeta 9, hay sólo un 0,4% de probabilidad de que esos 11 objetos terminaron en esas órbitas por pura suerte. Es evidencia no conclusiva, pero definitivamente fuerte, de que el Planeta 9 existe.

¿Y dónde lo buscamos?

Los autores utilizaron sus simulaciones para deducir las propiedades del Planeta 9 y su órbita. Encontraron que el Planeta 9 tiene una masa de 6,2+2,2-1,3 veces la masa de la Tierra. Es una masa intermedia entre la Tierra y el gigante más pequeño, Urano, con 14,6 masas terrestres. En el Sistema Solar, por lo menos hasta la fecha, existe una enorme diferencia entre los planetas rocosos y los gigantes, sin nada entre medio. Esta masa intermedia, relativamente común en exoplanetas, es un misterio en el Sistema Solar. ¿Por qué existe ese vacío de masas? Quizás el descubrimiento y el estudio del Planeta 9 podría ayudar a responder esa pregunta.

Las propiedades de la trayectoria del Planeta 9 también fueron estudiadas. Los autores encuentran una órbita excéntrica (no circular, sino elíptica) e inclinada (no está en el mismo plano de rotación que el resto de los planetas). El Planeta 9 estaría extremadamente lejos, más o menos 10 veces más lejos que Neptuno en promedio.

Si es más pequeño que Neptuno y además está mucho más lejos, ¿cómo lo vamos a encontrar?
Los autores ayudan a la búsqueda creando un mapa donde es posible encontrarlo (primer grafo de la Figura 3). También grafican las posibles distancias al Planeta 9 (segundo grafo en la Figura 3) y su posible brillo (tercer grafo en la Figura 3).

Figura 3: Gráfico superior: Probable ubicación del Planeta 9 en el cielo. La franja de color es donde es más probable encontrarlo. El área roja es lo más probable, correspondiente al lugar más lejano al Sol (afelio) de la órbita más probable. En una órbita excéntrica, un objeto pasa más tiempo en el afelio por que avanza más lento. Gráfico intermedio: probabilidad de la distancia del Planeta 9 al Sol. Incluso la distancia más cercana es 5 veces más que la distancia promedio de Plutón. Gráfico inferior: probabilidad del brillo del Planeta 9, medido en magnitudes astronómicas donde números más grandes (eje y) son menos brillantes. El brillo del Planeta influye en qué tan fácil o difícil será descubrirlo. Crédito: Figura 9 del artículo.

El estudio que los autores llevaron a cabo es muy importante, pero no es evidencia conclusiva de la existencia del Planeta 9. Para eso, necesitamos encontrarlo, cosa que quizás es posible en el futuro cercano, dependiendo de la reflectividad del planeta. Los autores asumieron cosas razonables acerca de su superficie, y encuentran que probablemente podría ser observado por telescopios que ya existen o vienen en camino, como el observatorio Vera C. Rubin (LSST). ¡Quién sabe, quizás el descubrimiento está a la vuelta de la esquina!

Acerca de Felipe Maldonado

Astrofísico graduado de Florida State University, Estados Unidos. Soy Chileno. Estoy interesado en la cosmología y difusión astronómica. Escribo para Astrobitos por que quiero desmitificar la astronomía y las ciencias exactas en general. Mi hobbies incluyen el cine, anime y Gunpla.

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