Representación artística de planetas desconocidos en los confines de nuestro sistema solar. Crédito de la imagen: Ilustración: ESA / NASA
Uno o dos planetas nunca observados podrían estar influyendo en los cuerpos helados del cinturón de Kuiper, al igual que Júpiter y Saturno perturban objetos del cinturón de asteroides, y Mercurio y Venus lo hacen sobre otros más cercanos al Sol. Los cálculos estadísticos realizados por dos astrónomos españoles indican esto. Su investigación se une a otras más recientes que se enfocan en la búsqueda de estos mundos cercanos.
Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno (sin contar a Plutón desde hace unos años) son los planetas conocidos del sistema solar. ¿Pero habrá algo más? ¿Al menos un planeta X o un planeta 9? Los astrónomos realizan numerosos estudios y debates sobre este tema.
Los hermanos Carlos y Raúl de la Fuente Marcos, de la Universidad Complutense de Madrid, han publicado numerosos artículos en los que sostienen la existencia de otros planetas desconocidos en nuestro sistema solar. Estos autores han investigado las órbitas de algunos objetos transneptunianos (TNO) que se encuentran más allá de Neptuno.
Según el estudio de las distancias y velocidades radiales de objetos transneptunianos (cualquier objeto del sistema solar cuya órbita se ubica parcial o totalmente más allá de la órbita del planeta Neptuno), es posible que existan más planetas en el sistema solar de los que actualmente conocemos.
Carlos de la Fuente Marcos destaca que la mayoría de los estudios utilizan órbitas que, en el caso de objetos distantes con arcos cortos (pocos meses en comparación con períodos orbitales de miles de años), son muy inciertas y con incertidumbres asociadas a elementos orbitales (como el semieje mayor, la excentricidad o la orientación espacial) superiores al 50%.
No obstante, afirma que, en la época cercana a su descubrimiento, los valores de la distancia radial (distancia del objeto a nuestro planeta) y la velocidad radial (velocidad del objeto respecto a la Tierra en la dirección que los separa) son inciertos en pocos puntos porcentuales. Por lo tanto, cualquier conclusión que se deriva de las distribuciones radiales es significativamente más confiable que las que se derivan de elementos orbitales.
Objetos que se encuentran en el cinturón de Kuiper.
Teniendo esto en cuenta, los autores se han enfocado en los TNO del cinturón de Kuiper, un conjunto de cuerpos helados que orbitan alrededor del Sol a una distancia de entre 30 y 50 ua (unidades astronómicas, una unidad astronómica es una unidad de longitud que equivale aproximadamente a la distancia media entre la Tierra y el Sol: 149.59 millones de km). En particular, aquellos que se mueven cerca del acantilado de Kuiper, que es la zona más lejana del cinturón donde la densidad de los objetos que lo rodean disminuye significativamente.
Para su estudio se compararon con el cinturón de asteroides y asteroides Atira.
Los autores han realizado una comparación entre las distancias y velocidades radiales de estos objetos transneptunianos y otros del sistema solar que se encuentran en escenarios similares a los que nunca se había observado previamente: el cinturón principal de asteroides, que se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter, y los objetos de tipo Atira, que tienen órbitas interiores a la de la Tierra y solo interactúan con Venus y Mercurio.
Los resultados y las gráficas revelan que las distribuciones de los TNO y los asteroides del cinturón principal tienen un aspecto similar. “Por tanto, si la estructura que se observa en el caso del cinturón de asteroides se debe a las perturbaciones seculares inducidas por Júpiter y Saturno, es lógico suponer que lo que vemos con los objetos situados más allá del acantilado de Kuiper podría estar generado por perturbaciones de planetas transplutonianos por descubrir”, apunta De la Fuente Marcos, quien destaca “un hueco bastante revelador a unas 72 ua que podría ser fruto de resonancias” con esos mundos desconocidos.
Se observa un ‘hueco’ bastante revelador a unas 72 unidades astronómicas que podría ser fruto de resonancias con posibles planetas desconocidos.
¿Es la prueba adecuada para atribuir ese vacío a uno o más perturbadores masivos ubicados en los límites del sistema solar? Los dos expertos en astronomía utilizaron una analogía diferente con los 31 asteroides conocidos del tipo Atira para encontrar una respuesta a esta interrogante. Solo interactúan directamente (experimentan encuentros cercanos) con Venus y Mercurio, y nunca se alejan más de una unidad astronómica del Sol.
Primero, determinaron las distancias «nodales» entre cada par de estos objetos o nodos, y descubrieron que Venus y Mercurio controlan de alguna manera las intersecciones cercanas entre ciertos pares de Atiras. Luego, realizaron el mismo tipo de estudio para los TNO extremos y se encontró un patrón similar: las distancias internas más pequeñas parecen estar en áreas específicas donde, a priori, no hay nada conocido.
De acuerdo con los autores, «si las distribuciones de ciertas distancias nodales tienen un origen similar, entonces podemos argumentar que probablemente existe un perturbador a unas 140 unidades astronómicas del Sol y otro más distante aproximadamente a 300 ua»: dos mundos nuevos por descubrir mucho más allá de Plutón.
Otros estudios se unen a la búsqueda.
De la Fuente Marcos destaca que las conclusiones de este estudio son consistentes con las de otros estudios, como uno reciente publicado por investigadores japoneses en The Astronomical Journal, «a pesar de que nosotros realizamos análisis estadísticos de datos observacionales y ellos hacen uso de simulaciones numéricas». Además, recuerda que el único trabajo que hasta la fecha ha utilizado distancias radiales es del 2001 de Chad Trujillo y Michael Brown.
Estos dos astrónomos de Estados Unidos también escribieron por separado varios artículos sobre este tema.
En el 2016, Brown y sus colegas del Instituto de Tecnología de California (Caltech) dijeron que habían descubierto pruebas de la existencia de un planeta gigante que resulta difícil de observar debido a su extraña y alargada órbita en los límites del sistema solar. Actualmente, no se ha verificado.
Trujillo, quien actualmente estudia en la Universidad de Arizona de Norte, colaboró con Scott S. Sheppard del Instituto Carnegie y David Tholen de la Universidad de Hawái para descubrir hace cinco años los objetos más lejanos del sistema solar que jamás se han visto: el planeta enano 2018 VG18 o Farout, que se encuentra aproximadamente a 120 ua del Sol y el planeta AG37 o Farfarout, que se encuentra a 132 ua.
Trujillo expresa sobre la posibilidad de que se presente un Planeta 9 o X auténtico en el sistema solar: que ha habido una gran cantidad de personas que han aceptado la hipótesis de un solo planeta. Sin embargo, en realidad, recomendaría a los investigadores en general que investiguen otras hipótesis, como la de múltiples planetas o un disco de material que podría ser responsable de los efectos orbitales observados. Se han realizado algunos estudios, pero son muy pocos en comparación con la hipótesis del planeta único.
Además, se tiene en cuenta que es necesario llegar a un consenso sobre definiciones como la de TNO extremo (ETNO, por sus siglas en inglés), ya que los varios valores que se tienen en cuenta (de distancia mínima al Sol y semieje orbital mayor) pueden generar resultados distintos.
Trujillo indica que es necesario obtener una muestra más amplia para determinar qué objetos de este tipo podrían verse afectados por un planeta teórico en particular. Además, más observaciones de sondeos que no sean sesgadas a favor de un planeta o una definición específica de ETNO, algo en lo que estoy colaborando con Sheppard y Tholen.
¿Habría otras explicaciones?
Además, existen múltiples teorías sobre las causas potenciales del movimiento de estos objetos transneptunianos. Hace unos meses, otros dos astrónomos de Estados Unidos publicaron un documento en el que indican que la dinámica newtoniana modificada (MOND), que es capaz de explicar la rotación de galaxias sin mencionar la materia oscura, también es capaz de explicar las anomalías orbitales observadas en los cuerpos del cinturón de Kuiper sin tener que recurrir a un noveno planeta para explicarlas.
«Las teorías MOND están recibiendo bastante atención en contextos galácticos y cosmológicos, pero es discutible que puedan aportar algo para el sistema solar, donde la mecánica newtoniana y las correcciones relativistas para objetos cercanos al Sol siempre han resultado suficientes para realizar predicciones satisfactorias», afirma De la Fuente Marcos.
Cabe destacar que las teorías MOND (siglas de Dinámica Newtoniana Modificada, o teoría modificada de la gravedad, es una hipótesis que surgió como posible explicación a las observaciones de la dinámica de las galaxias en las que las estrellas se mueven más rápido de lo esperado. Actualmente, la idea más aceptada es la de la materia oscura
La existencia de un exoplaneta en los límites de nuestro sistema solar es una hipótesis.
El astrofísico Amir Siraj de la Universidad de Princeton (EE UU) ha publicado hace unos días una propuesta sorprendente y última en todas estas investigaciones en The Astrophysical Journal Letters. Según él, no solo puede haber planetas más allá de Plutón, sino que también podrían provenir de otra estrella. En otras palabras, planetas fuera del sistema solar.
Los científicos estiman actualmente que podrían existir miles de millones, si no billones, de FFP (planetas flotantes libres) dentro de nuestra Vía Láctea. Este estudio utiliza datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA para identificar 540 posibles planetas rebeldes del tamaño de Júpiter, de los cuales se espera que algunos sean pares de planetas rojos, también conocidos como planetas binarios rebeldes. Después de esto, se llevó a cabo un estudio reciente que también examinó el origen y la evolución de estos planetas binarios rebeldes. Los científicos actualmente sostienen que existen dos posibilidades para la formación de planetas rebeldes: primero se forman dentro de su propio sistema solar y luego son expulsados al cosmos, o se forman de forma aislada. Sin embargo, ¿cuál es la relevancia general de investigar los planetas que se mueven libremente?
«Hay tres áreas interesantes de la astrofísica que podemos aprender de los planetas que flotan libremente», dice Amir Siraj, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias Astrofísicas de la Universidad de Princeton y único autor del estudio:
“El primero es la formación de sistemas planetarios: los planetas que flotan libremente son aparentemente subproductos del proceso de formación de sistemas planetarios, por lo que estudiarlos puede ayudar a esclarecer cómo surgieron sistemas planetarios como el nuestro.
El segundo aspecto es la habitabilidad: los planetas que flotan libremente pueden superar en gran medida a los planetas limitados, por lo que si alguna fracción de ellos tiene regiones con presupuestos de energía que puedan soportar agua líquida, los planetas que flotan libremente podrían representar colectivamente una parte importante de bienes inmuebles habitables en el universo.
El tercero es la interacción dinámica con estrellas y sistemas planetarios, ya que los planetas que flotan libremente deambulan por la galaxia y no están vinculados a ninguna estrella en particular.
Siraj informó que esta tercera sección fue la que influyó en este estudio porque cuestionó la probabilidad de que nuestro propio sistema solar capture las FFP a lo largo de su historia de aproximadamente 4.500 millones de años.
Para el estudio, Siraj simuló el potencial de captura de PFC en el sistema solar exterior utilizando modelos informáticos e incorporando una variedad de factores, como el semieje mayor, la excentricidad y los tiempos de observación de PFC. Después de realizar alrededor de 100.000.000 de simulaciones, los resultados indican la posibilidad de la existencia de un cuerpo planetario del tamaño de Marte o incluso del tamaño de Mercurio en algún lugar del sistema solar exterior, aproximadamente a 1.400 AU del Sol. Siraj señaló en el estudio que la distancia podría oscilar entre 600 y 3500 AU. Sin embargo, ¿qué relevancia tiene un planeta terrestre tan lejano en el sistema solar exterior en comparación con un gigante gaseoso?
Siraj dijo: que estudiar en detalle este planeta revelaría mucha información sobre cómo se forman los planetas alrededor de otras estrellas porque sería un antiguo exoplaneta. El hecho de que sea un planeta terrestre significa que probablemente su superficie sea rocosa, lo cual es muy interesante porque significa que podríamos aprender sobre la habitabilidad de los exoplanetas terrestres en general al estudiar su superficie.
En su estudio, Siraj propone que el trabajo futuro pueda incluir una mayor comprensión de cómo se capturan los planetas rebeldes en primer lugar, así como investigar pruebas de observación para identificar dónde buscar planetas rebeldes en el cielo. Además, indica que, basándose en estudios previos, la microlente se ha convertido en el método preferido para identificar planetas rebeldes.
¿Qué nuevos descubrimientos harán los científicos sobre planetas rebeldes en los próximos años y décadas? Sólo el tiempo lo dirá, ¡Y por eso hacemos ciencia!
REFERENCIAS
Past the outer rim, into the unknown: structures beyond the Kuiper Cliff: https://academic.oup.com/mnrasl/article/527/1/L110/7280408?login=false
Is There an Earth-like Planet in the Distant Kuiper Belt?. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aceaf0
The Radial Distribution of the Kuiper Belt. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001ApJ…554L..95T/abstract
Modified Newtonian Dynamics as an Alternative to the Planet Nine Hypothesis. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/acef1e
Are There Terrestrial Planets Lurking in the Outer Solar System?. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad13eb
