Se ha formulado la hipótesis de la presencia del Planeta Nueve para explicarlo todo, desde la inclinación del eje de giro del Sol hasta el aparente agrupamiento en las órbitas de pequeños asteroides helados más allá de Neptuno. Pero, ¿existe realmente el Planeta Nueve?
El Cinturón de Kuiper es una colección de pequeños cuerpos helados que orbitan el sol más allá de Neptuno, a distancias superiores a 30 UA (una unidad astronómica o UA es la distancia entre la Tierra y el sol). Estos objetos del Cinturón de Kuiper (KBO) varían en tamaño desde grandes rocas hasta 2000 km de diámetro. Los KBO son restos de pequeños fragmentos de material planetario que nunca se incorporaron a los planetas, de forma similar al cinturón de asteroides.
Descubrimientos al borde de nuestro sistema solar
Los descubrimientos de la encuesta de Kuiper Belt más exitosa hasta la fecha, el proyecto de estudio de los orígenes del sistema solar exterior (OSSOS), sugieren una explicación más astuta de las órbitas que vemos. Se ha descubierto que muchos de estos KBO tienen órbitas muy elípticas e inclinadas, como Plutón.
Los cálculos matemáticos y las simulaciones detalladas por ordenador han demostrado que las órbitas que vemos en el Cinturón de Kuiper solo pueden haberse creado si Neptuno originalmente formó algunas UA (Unidad Astronómica) más cerca del sol y migró hacia afuera a su órbita actual. La migración de Neptuno explica la omnipresencia de las órbitas altamente elípticas en el Cinturón de Kuiper, y puede explicar todas las órbitas KBO que hemos observado, excepto un puñado de KBO en órbitas extremas que siempre permanecen al menos 10 UA más allá de Neptuno.
¿Una prueba del Planeta Nueve?
Estas órbitas extremas han proporcionado la evidencia más fuerte para el Planeta Nueve. Los primeros descubiertos se limitaron a un cuadrante del sistema solar. Los astrónomos esperan observar órbitas en todas las orientaciones diferentes, a menos que haya una fuerza externa que los confine. Encontrar varios KBO extremos en órbitas apuntadas en la misma dirección era una pista de que algo estaba sucediendo.
Dos grupos separados de investigadores calcularon que solo un planeta grande y muy distante podría mantener todas las órbitas confinadas a una parte del sistema solar, y así nació la teoría del Planeta Nueve.
Se cree que el Planeta Nueve sería de cinco a diez veces más masivo que la Tierra, con una órbita que oscila entre 300-700 UA. Se han publicado varias predicciones para su ubicación en el sistema solar, pero ninguno de los equipos de búsqueda lo ha descubierto aún. Después de más de cuatro años de búsqueda, todavía hay evidencia, ni siquiera indirecta, a favor del Planeta Nueve.
La búsqueda de KBO (objetos del Cinturón de Kuiper)
La búsqueda de KBO requiere una planificación cuidadosa, cálculos precisos y un seguimiento meticuloso. Soy parte del OSSOS, una colaboración de 40 astrónomos de ocho países. Utilizamos el Telescopio Canadá-Francia-Hawái durante cinco años para descubrir y rastrear más de 800 nuevos KBO, casi duplicando el número de KBO conocidos con órbitas bien medidas. Los KBO descubiertos por OSSOS varían en tamaño desde unos pocos kilómetros hasta más de 100 km, y varían en la distancia de descubrimiento desde unas pocas UA hasta más de 100 UA, con la mayoría en 40-42 UA en el cinturón principal de Kuiper.
Los KBO no emiten su propia luz: estos cuerpos pequeños y helados solo reflejan la luz del Sol. Por lo tanto, los sesgos contra la detección a grandes distancias son extremos: si mueve un KBO 10 veces más lejos, se volverá 10,000 veces más débil. Y debido a las leyes de la física, los KBO en órbitas elípticas pasarán la mayor parte de su tiempo en las partes más distantes de sus órbitas. Entonces, si bien es fácil encontrar KBO en órbitas elípticas cuando están cerca del Sol y son brillantes, estos KBO pasan la mayor parte del tiempo siendo mucho más débiles y difíciles de detectar.
Esto significa que los KBO en órbitas elípticas son particularmente difíciles de descubrir, especialmente los extremos que siempre se mantienen relativamente lejos del sol. Solo se han encontrado algunos de estos hasta la fecha y, con los telescopios actuales, solo podemos descubrirlos cuando están cerca del perihelio, el punto más cercano al Sol en su órbita.
Esto lleva a otro sesgo de observación que históricamente ha sido ignorado por muchas encuestas KBO: los KBO en cada parte del sistema solar solo se pueden descubrir en ciertas épocas del año. Los telescopios terrestres también están limitados por el clima estacional, y es menos probable que ocurran descubrimientos cuando las condiciones nubladas, lluviosas o ventosas son más frecuentes. Los descubrimientos de KBO también son mucho menos probables cerca del plano de la galaxia de la Vía Láctea, donde innumerables estrellas dificultan encontrar a los vagabundos débiles y helados en imágenes telescópicas.
Lo que hace que el OSSOS sea único es que somos muy honestos con estos sesgos en los descubrimientos. Y debido a que entendemos nuestros sesgos tan bien, podemos usar simulaciones por ordenador para reconstruir la verdadera forma del Cinturón de Kuiper después de eliminar estos sesgos.
Ajuste por sesgos
OSSOS descubrió un puñado de nuevos KBO extremos, la mitad de los cuales están fuera de la región confinada, y son estadísticamente consistentes con una distribución uniforme. Un nuevo estudio (actualmente en revisión) corrobora los descubrimientos no agrupados del OSSOS. Un equipo de astrónomos que utiliza datos de Dark Energy Survey (DES) encontró más de 300 nuevos KBO sin agrupamiento de órbitas. Así que ahora dos proyectos independientes, que rastrearon cuidadosamente e informaron sus sesgos de observación al descubrir conjuntos independientes de KBO extremos, no han encontrado evidencia de órbitas agrupadas.
Todos los KBO extremos que se habían descubierto antes de OSSOS y DES fueron de proyectos que no informaron completamente sus sesgos direccionales. Por lo tanto, no sabemos si todos estos KBO se descubrieron en el mismo cuadrante del sistema solar porque en realidad están confinados, o porque no se realizaron búsquedas lo suficientemente profundas en los otros cuadrantes. Realizamos simulaciones adicionales que mostraron que, si las observaciones se hacen solo en una temporada desde un telescopio, los KBO extremos solo se descubrirán naturalmente en un cuadrante del sistema solar.
Tras probar la teoría del Planeta Nueve, observamos en detalle las órbitas de todos los KBO “extremos” conocidos y descubrimos que todos menos los dos KBO de mayor perceptor pueden explicarse por los efectos físicos conocidos. Estos dos KBO son atípicos, pero nuestras simulaciones informáticas detalladas anteriores del Cinturón de Kuiper, que incluían efectos gravitacionales del Planeta Nueve, produjeron un conjunto de KBO “extremos” con perihelios que oscilaban entre 40 y más de 100 UA.
Estas simulaciones predicen que debería haber muchos KBO con pericentros tan grandes como los dos valores atípicos, pero también muchos KBO con pericentros más pequeños, lo que debería ser mucho más fácil de detectar. ¿Por qué los descubrimientos de órbita no coinciden con las predicciones? La respuesta puede ser que la teoría del Planeta Nueve no se sostiene en observaciones detalladas.
Nuestras observaciones han descubierto KBO que no están limitadas por el Planeta Nueve, y nuestras simulaciones muestran que el Cinturón de Kuiper debería contener órbitas diferentes de las que observamos si existe el Planeta Nueve. Son necesarias otras teorías para explicar los KBO extremos de alto perihelio, pero no faltan las hipótesis propuestas en la literatura científica.
Quedan por descubrir muchos objetos hermosos y sorprendentes en el misterioso sistema solar exterior, pero no creo que el Planeta Nueve sea uno de ellos.
