¿Qué es lo que merodea en las afueras del Sistema Solar?

Es sólo cuestión de tiempo, dicen los investigadores, antes de que los astrónomos encuentren algo tan grande como Plutón en las frías regiones periféricas del sistema solar.

ver leyenda A miles de millones de kilómetros de la Tierra, más allá de la órbita de Neptuno, se encuentra la que tal vez sea la región más extrema de nuestro sistema solar: una región vasta, tan fría y oscura que es capaz de dar escalofríos a los astronautas mas precavidos. El Sol, tan alegre y cálido, allá sólo es la estrella más brillante en el cielo nocturno. Hace tanto frío en aquellas regiones, que la atmósfera de Plutón - el único planeta de los nueve que orbitan al Sol - yace congelada sobre su superficie la mayor parte del tiempo.

Una nave espacial que se encontrase explorando las regiones periféricas de nuestro sistema solar podría viajar durante un largo tiempo sin ver muchas cosas. De hecho, durante la mayor parte del siglo pasado, los astrónomos pensaron que tampoco había muchas cosas que ver: a lo más el pequeño  planeta congelado, Plutón, y su luna con forma de extraña pelota, Caronte. Quizás valía más la pena seguir de largo hacia una estrella lejana.

Arriba: Una visión artística de la parte exterior del sistema solar. Cortesía de Dave Jewitt.

Pero, ¡un momento!. Quizás las regiones lejanas del sistema solar no son tan aburridas después de todo. Ultimamente los astrónomos han encontrado que la frontera más allá de Neptuno, lejos de estar vacía, está plagada de miles de objetos oscuros y misteriosos -- suficientes para hacer que un explorador estelar se detenga por un segundo a hechar un vistazo

Vistos desde la Tierra, estos tenues compañeros de Plutón se asemejan a cometas oscuros. Es difícil saber de que material están compuestos porque sus núcleos están cubiertos por una capa hecha de un pegote orgánico rojizo. Probablemente son una mezcla de hielo, roca y polvo. La mayoría son casi del tamaño de pequeños asteroides (de unos pocos km a unos pocos cientos de km de ancho), y recientemente han sido descubiertos unos pocos que son de un 30 a un 50% del ancho del planeta Plutón (2274 km). De hecho, dicen los astrónomos, podría ser sólo cuestión de tiempo antes de que los observadores encuentren uno tan grande como Plutón.

El primero de estos extraños cuerpos, a los cuales los astrónomos llaman Objetos del Cinturón de Kuiper (en inglés Kuiper Belt Objects ó KBOs), salió a la luz en 1992, descubierto por Dave Jewitt y Jane Luu -- dos científicos que no creían que las regiones externas del sistema solar estuvieran vacías. Comenzando en 1987, observaron obstinadamente los cielos en busca de objetos tenues más allá de Neptuno. Les llevó cinco años, mirando a través del telescopio de 2.2 metros de la Universidad de Hawaii, pero finalmente encontraron lo que estaban buscando: una manchita de color rojizo localizada a 44 UA del Sol --¡todavía más lejos que Plutón! Jewit (Universidad de Hawaii) y Luu (Universidad de California en Berkeley) quisieron llamar a su descibrimiento "Smiley" (Sonriente), pero desde entonces ha estado catalogado como "1992 QB1".

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Arriba: Una imagen del descubrimiento de 1992 AB1 (indicado por la flecha) tomada en 1992 por Jewitt y Luu usando el telescopio de 2.2m de la Universidad de Hawaii en Mauna Kea. La raya brillante en esta imagen CCD es un asteroide, cuya velocidad es mayor que la de 1992 QB1 porque se encuentra más cerca del Sol. [más información]

Este descubrimiento marcó la primera pista del tan buscado Cinturón de Kuiper, llamado así en honor a Gerard Kuiper quien, en 1941, propuso que un cinturón de cuerpos congelados podria existir más allá de Neptuno. Era la única manera, el pensó, de resolver un misterio desconcertante acerca de los cometas: algunos cometas giran a través del sistema solar siguiendo órbitas periódicas de aproximadamente una media docena de años de duración. Se encuentran cerca del Sol tan frequentemente que se evaporan con rapidez -- desvaneciéndose en sólo unos pocos cientos de miles de años. Los astrónomos los llaman "cometas de período corto", aunque "de vida corta " sería tal vez más correcto. Los cometas de período corto se evaporan tan rápidamente comparados con la edad del sistema solar que no deberíamos ver ninguno, sin embargo los astrónomos encuentran docenas de ellos muy a menudo. Era un verdadero rompecabezas.

Las solución propuesta por Kuiper fué una población de cometas oscuros que dan vueltas alrededor del Sol en las cercanías de Plutón -- conformando los restos de la formación de nuestro Sistema Solar, cuando los planetésimos se fusionaron para dar origen a los planetas. Aquellos más allá de Neptuno, especulaba Kuiper, nunca se unieron, permaneciendo en cambio en su estado original y separados. Ahora viajan hacia el Sol de vez en cuando y se convierten en comentas de período corto.

ver leyendaDerecha: Los planetésimos -- las unidades estructurales de los planetas -- eran abundantes durante los primeros días de nuestro sistema solar. Todavía merodean invisibles más allá de las órbitas de Neptuno y Plutón. Este dibujo de los orígenes de nuestro sistema solar es cortesía del científico y artista William K. Hartmann (Derechos de Autor 2001, Derechos Resevados).

Ésta fue una solución ingeniosa para el enigma, pero con la discutible excepción de Plutón, nadie pudo encontrar ningún miembro del Cinturón de Kuiper -- esto es, hasta que Jewitt y Luu lo lograron en 1992. Desde entonces los astrónomos han descubierto KBOs a un ritmo vertiginoso. La Unión Astronómica Internacional tiene hoy en día 432 KBOs en su registro. Y esto es sólo la punta del iceberg.

"En base a nuestros mapeos creemos que hay alrededor de 70.000 KBOs con diámetros de más de 100 km localizados a una distancia de entre 30 y 50 AU del Sol", dice Jewitt. Si los juntasemos a todos formarían un planeta de casi un décimo de la masa de la Tierra. El Cinturón de Kuiper es aproximadamente 300 veces más grande que el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, agregó.

Aún el encontrar 400 KBOs de entre las decenas de miles presentes más allá de Neptuno es admirable. Estos objetos remotos son sorprendentemente oscuros. A pesar de estar congelados, explica Jewitt, "la mayoría de los KBOs reflejan casi tanta luz solar (4 - 7%) como un trozo de carbón". Esto es resultado del bombardeo de rayos cósmicos, que oscurecen  y enrojecen la superficie de los KBOs al causar la ruptura de los enlaces entre las moléculas presentes en el hielo -- de este modo las moléculas llegan a convertirse en complejos compuestos de carbono. El resultado es un pegote orgánico que provee de un buen camuflaje en el espacio oscuro.

Abajo: Los rayos cósmicos de alta energía ennegrecen el núcleo de un cometa, el cual consiste de una mezcla de hielo (amarillo) y rocas (rojo). La profundidad de penetración de los rayos cósmicos en el hielo podría ser de hasta un metro.La diferencia de edad entre T3 y T0 es aproximadamente cien millones de años. [more information]

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El planeta Plutón, quizás en sí mismo un KBO, es una excepción. "Plutón tiene un  índice de reflexión mayor (60%) que lo que suponemos para otros objetos del Cinturón de Kuiper", agrega Jewitt. "Pero ésto es un artefacto del tamaño. Plutón tiene suficiente masa y gravedad como para retener una tenue atmósfera que posiblemente deposita una escarcha brillante sobre su superficie.

¿Hay acaso más planetas como Plutón aún por descubrir en aquellas regiones? Jewitt piensa que sí. "Desde hace algunos años conocemos la distribución de tamaños de los KBOs", dice. "Es una ley de potencias con índice -4 (N. del T: esto significa que el número de objetos de un cierto tamaño es inversamente proporcional a la raiz cuarta de la masa), lo que sugiere que existen unos pocos objetos del tamaño de Plutón, quizás 5 ó 10, de los cuales, claro está, sólo conocemos uno.

Y ya están apareciendo algunos KBOs relativamente grandes entre los recientemente descubiertos. Por ejemplo, el año pasado Jewitt y colegas encontraron el KBO Varuna orbitando a 43 AU del Sol. Varuna tiene 900 km de ancho y es casi tan grande como el asteroide gigante Ceres (933 km). Después vino 2001 KX76, un descubrimiento del Mapeo Eclípitico Profundo (Deep Ecliptic Survey) patrocinado por la NASA. 2001 KX76 fué una sensación por un tiempo el mes pasado cuando los reportes indicaban que desplazaría a Ceres como el asteroide más grande del sistema solar. Pero resulta ser que 2001 KX76, el cual estácongelado y se encuentra a 39 AU del Sol,  no es ni de lejos un asteroide. De cualquier modo, 2001 KX76 es grande, quizás con un diámetro de 1200 o más kilómetros de largo.

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Arriba:Los tamaños relativos estimados de Plutón, Caronte, y ocho de los más grandes Objetos del Cinturón de Kuiper (KBOs) descubiertos hasta septiembre del 2001. Sólo los diámetros de Plutón, Caronte, y Varuna han sido exactamente calculados. [más información].

En la actualidad, la tecnología para encontrar KBOs, tanto grandes como pequeños, se ha vuelto mucho más poderosa. "Nuestras cámaras CCD son más grandes y mejores, lo que aumenta la capacidad de detección", dice Jewitt, cuyo reciente trabajo es en parte patrocinado por el programa Orígenes (Origins) de la NASA. "Por ejemplo, hemos estado utilizando una cámara que que tiene un área 24 veces mayor que la utilizada para encontrar el primer KBO en 1992. Podemos ahora detectar 24 objetos por el precio de uno".

Quizás pronto una de estas cámaras CCD detecte un objecto que causará una conmoción: el próximo Plutón. "Podría suceder en cualquier momento", dice Jewitt. Después de todo, si hemos aprendido algo en los últimos diez años, es que la periferia del  sistema solar no es sólo oscura, remota, y fría,sino que también está llena de sorpresas.

Nota del Editor: ¿Qué tan grande es 2001 KX76? Para calcular el tamaño de un Objeto del Cinturón de Kuiper (o de cualquier objeto celestial que brille por reflexión de la luz solar) se necesitan tres parámetros: distancia, brillo, e índice de reflexión. La distancia aproximada y el brillo de 2001 KX76 son conocidos --de hecho, éste es el KBO más brillante encontrado hasta ahora-- pero nadie conoce su índice de reflexión. Cuidadosas mediciones del objeto en el infrarojo (IR), aún no realizadas, son necesarias para ello. Si el índice de reflexión de 2001 KX76 es 7%, el mismo que de  Varuna (un KBO cuyas mediciones en el IR ya han sido realizadas), entonces 2001 KX76 tiene 1200 km de ancho. Esto indicaría que es más grande que Ceres y todavía más grande que la luna de Plutón, Caronte (1172 km).

Web Links

El Cinturón de Kuiper - Un artículo de la revista Scientific American por Dave Jewitt y Jane Luu. Mayo de 1996.

La Página Princial de Dave Jewitt sobre el Cinturón de Kuiper -- Una introducción completa al Cinturón de Kuiper.

ver leyendaPlano de la periferia del Sistema Solar -- los KBOs vienen en tres sabores: Clásicos, , Esparcidos, y Plutinos. Haga click sobre la imagen para ver como están distribuidos.

Lista de Objetos Trans-Neptunianos de la IAU - diariamente actualizada por el Centro de Planetas Menores de la Unión Astronómica Internacional.

El Descubrimiento de 2001 KX76 - un informe de prensa de NOAO.

Un Telescopio Virtual Observa un Asteroide que Rompe Records -- un informe de prensa del Observatorio Europeo del Sur.

¿Qué tan Grande es 2001 KX76? - Fotografía Astronómica del Día desde el Centro para Vuelos Espaciales Goddard de la NASA.

Mantos de Irradiación -- Conozca más acerca del ennegrecimiento de cometas y KBOs por exposición a los rayos cósmicos, cortesía de Dave Jewitt.