¿Hay un exoplaneta en el Sistema Solar?

Esta primera entrada tiene como protagonistas al Sistema Solar* y a un hipotético nuevo miembro llamado Planeta 9. En astrofísica, a cada sistema se suele asociar una unidad de medida adaptada a las distancias en cuestión que pueden ser "astronómicamente" grandes. En este caso, se usa la unidad astronómica (UA) que corresponde a la distancia promedio entre el Sol y la Tierra: 150 millones de kilómetros, o sea una distancia correspondiente a ¡12.000 veces el diámetro de la Tierra! Nuestro Sistema Solar esconde todavía muchos secretos sobre su formación y su estructura. Por ejemplo, existen muchos cuerpos celestes más allá de la órbita de Neptuno a 30 UA, llamados objetos Trans-Neptunianos (TNOs en inglés), que se se comportan de manera muy extraña... como si fuesen perturbados periódicamente por un enigmático cuerpo masivo mucho más lejano: ¿Son estos indicios de que hay un planeta más en el Sistema Solar? ¿De dónde proviene este planeta? ¿Se formó junto a los otros planetas? ¿Pudo el Sol habérselo robado a otra estrella?

En el mes de Marzo pasado, una publicación de Brown & Batygin reavivó el debate sobre la posibilidad de que realmente exista este noveno planeta en las regiones externas de nuestro Sistema Solar. Desde entonces ha habido un gran número de publicaciones acerca de este enigmático Planeta 9, también llamado planeta X por algunas revistas. Ya que no ha sido detectado directamente, el objetivo consiste en restringir el número de parámetros que determinan su órbita alrededor del Sol estudiando cómo perturba a los TNOs (ver figura 1). Esto permitiría poder buscarlo en el cielo ya que se desconoce su localización exacta y es muy poco luminoso dada su distancia con respecto al Sol (entre 400 y 1500 UA). En la figura 1, se puede ver una órbita posible para el Planeta 9 (muy excéntrica!) y el movimiento extraño de algunos TNOs (Sedna, 2012 VP_H3, etc.).


En el paradigma actual de formación planetaria, los planetas se forman en el seno de un disco protoplanetario que orbita alrededor de la estrella que se encuentra en el centro (ver imagen 2). De hecho, poco después de su formación, nuestro querido Sol también tuvo un disco protoplanetario a su alrededor donde se formaron los planetas que hoy conocemos. ¡Esto ocurrió en tan sólo unos pocos millones de años! Este mecanismo de formación planetaria explica por ejemplo por qué las órbitas de los planetas tienen inclinaciones cercanas con respecto al eje de rotación del Sol. Por ende, uno tiende a suponer que todos los planetas alrededor de una estrella se formaron en un mismo disco. Sin embargo, Mustill, Raymond & Davies publicaron hace unas semanas un artículo en el cual exploran la posibilidad que el Planeta 9 se haya formado alrededor de otra estrella y que haya sido capturado por el Sol. ¡¿Puede haber un exoplaneta en el Sistema Solar?!


Puede parecer una idea muy loca... ¡y lo es! Supongamos que alguna de las miles de estrellas formadas en el mismo grupo de estrellas que el Sol pasó en algún momento "cerca" del Sistema Solar. Si además dicha estrella tenía por lo menos un planeta con una órbita muy amplia (superior a 100 UA), entonces es posible que el Sol haya capturado un exoplaneta. Para que esto ocurra y que la captura planetaria no perturbe o destruya parte del Sistema Solar, este encuentro tiene que cumplir ciertos requisitos dinámicos (distancia y velocidad de las estrellas, órbita del planeta, etc.) detallados en este estudio. Los autores llaman NOVENITOS a esta hipotética clase de objetos capturados por el Sol y que se encuentran en las regiones externas del Sistema Solar.

El estudio detallado de la dinámica de estos encuentros estelares muestra que varias combinaciones de parámetros pueden provocar la captura de un exoplaneta. De hecho, se puede calcular de manera relativamente simple la probabilidad de que esto ocurra. Consideremos las probabilidades siguientes:
- Pencuentro = ¿se trata de un encuentro estelar favorable?
- Pmulti =  ¿hay varios planetas alrededor de la otra estrella?
- Pinestable = ¿el exoplaneta es inestable en su sistema de origen?
- Pamplia = ¿la órbita del exoplaneta es suficientemente amplia?
- Pcaptura = ¿ocurre la captura del exoplaneta por el Sol?

Entonces, la probabilidad de que el Sol logre capturar un exoplaneta con las características del Planeta 9 se puede expresar del modo siguiente: PP9 = Pencuentro  Pmulti  Pinestable  Pamplia ・ Pcaptura. Usando valores "razonables" para cada término se obtiene que PP9 es igual a 0.01% en el peor de los casos y alrededor de 1% en el mejor de los casos. Lo que significa que, aunque poco probable, ¡puede haber un exoplaneta en nuestro Sistema Solar! Ojalá en los próximos meses se pueda detectar (o no) el planeta 9 para saber si tenemos que extender nuestra familia planetaria.

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REFERENCIAS:
Brown & Batygin. The Astronomical Journal, 151, 2.
Mustill, Raymond & Davies. MNRAS460 (1):L109-L113.

NOTAS:
*: Hace algunos años, el Sistema Solar pasó de tener 9 planetas a tener solamente 8 planetas: Mercurio, Venus, La Tierra, Marte, Saturno, Jupiter, Urano y Neptuno. Esto no se debe a ningún proceso cataclismo que haya destruido o expulsado a Plutón del Sistema Solar sino a una mera cuestión de definición. En efecto, la IAU (Internacional Astronomical Union) decretó hace algunos años que Plutón no pertenece al club selecto de planetas ya que no cumple con los criterios oficialmente establecidos. Se lo califica desde entonces de ¡planeta enano!

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