ASTRONOMÍA. Nueva evidencia del fantasma de nuestro sistema solar: el Planeta Nueve

Nueva evidencia del fantasma de nuestro sistema solar: el Planeta Nueve

 

Impresión artística del Planeta Nueve como un gigante de hielo que eclipsa la Vía Láctea central, con un Sol parecido a una estrella en la distancia. La órbita de Neptuno se muestra como una pequeña elipse alrededor del Sol. La vista y apariencia del cielo se basan en las conjeturas de su coautor, Mike Brown.

¿Languidece otro planeta no detectado en los confines distantes de nuestro Sistema Solar? ¿Sigue una órbita distante alrededor del Sol en el turbio reino de los cometas y otros objetos helados? Para algunos investigadores, la respuesta es "casi con certeza".

07 mayo 2024.- El caso del Planeta Nueve (P9) se remonta al menos a 2016. En ese año, los astrónomos Mike Brown y Konstantin Batygin publicaron evidencia que apuntaba a su existencia. Junto con sus colegas, han publicado otros trabajos que apoyan a P9 desde entonces.

Hay mucha evidencia de la existencia de P9, pero ninguna ha alcanzado el umbral de prueba definitiva. La principal evidencia se refiere a las órbitas de los Objetos Transneptunianos Extremos (ETNO). Exhiben una agrupación peculiar que indica un objeto masivo. P9 podría estar guiando a estos objetos en sus órbitas.

Este diagrama orbital muestra el Planeta Nueve (color verde lima, etiquetado como “P9”) y varios objetos transneptunianos extremos. Cada cuadrado de fondo tiene 100 AU de ancho. Imagen: Tomruen, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68955415

Los nombres Brown y Batygin, ambos astrónomos de Caltech, surgen a menudo con respecto a P9. Ahora, han publicado otro artículo junto con sus colegas Alessandro Morbidelli y David Nesvorny, presentando más evidencia que respalda a P9.

Se titula “Generation of Low-Inclination, Neptune-Crossing TNOs by Planet Nine” . Está publicado en The Astrophysical Journal Letters.

"Los confines distantes del sistema solar exhiben una gran cantidad de estructuras dinámicas anómalas, lo que sugiere la presencia de un cuerpo transneptuniano masivo aún no detectado: el Planeta Nueve (P9)", escriben los autores. "Análisis anteriores han demostrado cómo la evolución orbital inducida por este objeto puede explicar los orígenes de una amplia variedad de órbitas exóticas".

Para profundizar en el tema, Batygin, Brown, Morbidelli y Nesvorny examinaron objetos transneptunianos (TNO) con órbitas más convencionales. Llevaron a cabo simulaciones de N cuerpos de estos objetos que incluían todo, desde el tirón de planetas gigantes y la Marea Galáctica hasta el paso de estrellas.

29 objetos en la base de datos de planetas menores tienen órbitas bien caracterizadas con a> 100 au, inclinaciones <40 ° y q (perihelia) <30 au. De esos 29, 17 tienen órbitas bien cuantificadas. Los investigadores centraron sus simulaciones en estos 17.

Esta figura de la investigación muestra los 17 planetas, sus órbitas, sus perihelios, semiejes mayores y sus inclinaciones. Imagen: Batygin et al. 2024.

El objetivo de los investigadores era analizar los orígenes de estos objetos y determinar si podrían usarse como sonda para P9. Para lograr esto, realizaron dos conjuntos separados de simulaciones. Un conjunto con P9 en el Sistema Solar y otro sin él.

Las simulaciones comenzaron en t = 300 millones de años, es decir, 300 millones de años de existencia del Sistema Solar. En aquel momento, "la evolución dinámica intrínseca en el sistema solar exterior estaba todavía en su infancia", explican los autores, mientras que ya había pasado suficiente tiempo para que el cúmulo de estrellas que dio origen al Sistema Solar se dispersara y para que los planetas gigantes hubieran concluido en gran medida sus migraciones.  

Terminaron con alrededor de 2.000 objetos, o partículas, en la simulación con perihelio superior a 30 UA y semiejes mayores entre 100 y 5.000 UA. Esto descartó todos los objetos que cruzan Neptuno de las condiciones iniciales de la simulación. "Es importante destacar que esta elección de las condiciones iniciales está intrínsecamente ligada a la órbita asumida de P9", señalan.

La siguiente figura muestra la evolución de algunos de los 2.000 objetos en las simulaciones.

Estos paneles muestran la evolución de partículas seleccionadas dentro de los cálculos que alcanzan órbitas de cruce de Neptuno casi planas (i < 40 °) dentro de los últimos 500 millones de años de la integración. "En conjunto, estos ejemplos indican que la dinámica facilitada por P9 puede producir naturalmente objetos similares a los representados en la Figura 1" (la figura anterior), explican los investigadores. Los paneles superior, medio e inferior representan la serie temporal del semieje mayor, la distancia del perihelio y la inclinación, respectivamente. La tasa de difusión caótica aumenta enormemente cuando las partículas alcanzan trayectorias que cruzan a Neptuno. Imagen: Batygin et al. 2024.

Se trata de resultados interesantes, pero los investigadores señalan que de ninguna manera prueban la existencia de P9. Estas órbitas podrían ser generadas por otras cosas como la Marea Galáctica. En el siguiente paso, examinaron su distribución del perihelio.

Esta figura de la investigación muestra la distancia del perihelio para partículas en una simulación con P9 (izquierda) y sin P9 (derecha). La simulación sin P9 muestra una “rápida disminución en la distribución del perihelio con  q decreciente , ya que la órbita de Neptuno forma una verdadera dinámica barrera”, explican los investigadores. Imagen: Batygin et al. 2024.

"Teniendo en cuenta los sesgos de observación, nuestros resultados revelan que la arquitectura orbital de este grupo de objetos se alinea estrechamente con las predicciones del modelo P9 incluido", escriben los autores. “En marcado contraste, el escenario libre de P9 se rechaza estadísticamente con un ~5% de nivel de confianza".

Los autores señalan que algo más que P9 podría estar causando el desorden orbital. La estrella nació en un cúmulo, y la dinámica del cúmulo podría haber puesto a estos objetos en sus órbitas inusuales antes de que el cúmulo se dispersara. Varios planetas rebeldes de masa terrestre también podrían ser responsables, influyendo en la arquitectura del Sistema Solar exterior durante unos cientos de millones de años antes de ser eliminados de alguna manera.

Sin embargo, los autores eligieron sus 17 TNO por una razón. "Debido a sus bajas inclinaciones y perihelios, estos objetos experimentan un rápido caos orbital y tienen vidas dinámicas cortas", escriben los autores. Eso significa que lo que sea que esté impulsando a estos objetos a estas órbitas está en curso y no es una reliquia del pasado.

Un resultado importante de este trabajo es que produce predicciones falsables. Y es posible que no tengamos que esperar mucho para que se prueben los resultados. "Es emocionante que la dinámica descrita aquí, junto con todas las demás líneas de evidencia para P9, pronto se enfrente a una prueba rigurosa con el inicio operativo del VRO ( Observatorio Vera Rubin )", escriben los autores.

Vista desde un dron del Observatorio Rubin en construcción en 2023. El observatorio de 8,4 metros está cada vez más cerca de su finalización y su primera luz en 2025. El Observatorio podría proporcionar respuestas a muchas cuestiones pendientes, como la existencia del Planeta Nueve. Crédito de la imagen: Observatorio Rubin/NSF/AURA/A. PizarroD

Si P9 es real, ¿qué es? Podría ser el núcleo de un planeta gigante expulsado durante los primeros días del Sistema Solar. Podría ser un planeta rebelde que se desplazó por el espacio interestelar hasta quedar atrapado en el medio gravitacional de nuestro Sistema Solar. O podría ser un planeta que se formó en una órbita distante y una estrella pasajera lo guió hacia su órbita excéntrica. Si los astrónomos pueden confirmar la existencia de P9, la siguiente pregunta será: "¿qué es?"

Si está interesado en cómo opera la ciencia, el caso de P9 es muy instructivo. Los momentos Eureka son pocos y espaciados en la astronomía moderna. La evidencia se acumula gradualmente, acompañada de discusión y contrapunto. Se plantean objeciones y se señalan inconsistencias, luego se refinan los métodos y el pensamiento avanza. Lo que comenzó como una pregunta general se divide en otras más pequeñas y de más fácil respuesta.

Pero la gran pregunta domina por ahora y probablemente lo seguirá siendo por un tiempo más: ¿Existe un Planeta Nueve?. Manténganse al tanto.