Hace casi 20 años, la misión espacial de New Horizons comenzó el Planeta Plutón, ese era su estatus en ese momento. Durante su vuelo después de un viaje de nueve años, llegó al planeta Nano Plutón porque el cuerpo fue asignado a esta nueva clase propiedad en 2006. La misión fue solo una maniobra de vuelo con un contacto único con Plutón y sus lunas, lo que nos dio las mejores grabaciones de Plutón que tenemos hoy. Entonces, los nuevos horizontes volaron a las profundidades del sistema solar. Mientras tanto, está a una distancia de aproximadamente 8.300 millones de kilómetros, alrededor de 55 unidades astronómicas (AE), al sol y dejará nuestro sistema solar. La densidad de polvo inesperadamente alto medido en esta región, que hasta ahora ha sido poco estudiada, muestra que el cinturón de kuiper podría extenderse muy lejos fuera de lo esperado.
Fuera de la órbita del planeta Neptuno alrededor del sol, el cinturón de kuiper se extiende a una distancia de aproximadamente 30 a 50 AE. En esta estructura en forma de anillo plano, al menos 70,000 cuerpos pequeños con más de 100 kilómetros de diámetro y muchas veces se sospechan en objetos más pequeños. Los cuerpos celestes más grandes de esta región alcanzan las dimensiones del planeta Nano Plutón con un diámetro de 2374 kilómetros. A pesar de la gran cantidad de cuerpos celestes sospechosos allí, la masa total del cinturón de kuiper se evalúa solo a aproximadamente cincuenta la mayor parte de la tierra; esto es más bajo que la doble masa de nuestra luna.
La mayoría de los cometas observados dentro del sistema solar probablemente provienen de la correa de Kuiper. El planeta Nano Plutón como uno de los mejores objetos de esta región fue el primero en descubrir en 1930. Aunque la existencia de un cinturón de pequeños cuerpos fuera del ferrocarril de Neptuno se programó unos años más tarde, otros cuerpos celestiales se habían seguido solo desde 1992. Mientras tanto, más de 5000 de estos cuerpos, que también se conocen como transneptónicos (Tnos).
Reliquia del joven del sistema solar
Hasta donde sabemos, el cinturón de kuiper es un residuo de las soluciones del sistema solar. Lo más probable es que originalmente contenía significativamente más objetos que hoy. Las simulaciones por computadora muestran que los cambios en la posición espacial de los planetas gigantes, en particular los neptuns cercanos, las órbitas de la mayoría de los objetos en el cinturón se han cambiado tanto que fueron arrojados del campo pesado del sol y dejaron el sistema solar o inmersos al sol. Los carriles de los objetos aún existentes todavía están influenciados por la gravedad de los neptuns, y las resonancias ferroviarias juegan un papel importante. Estos pueden tener un efecto estabilizador o desestabilizador en las órbitas de los cuerpos del cielo.
Hay, por ejemplo, objetos cuyos tiempos todos son 3: 2 en la duración de la circulación de Neptuno. Esto significa que si uno de estos objetos, a los que también pertenece Plutón, rodea el sol dos veces, Neptuno completa tres rondas. Esto conduce a una estabilización de las órbitas en el área de Plutobahn debido a la gravedad de los Neptuns, por lo que se produce un número particularmente alto de objetos. Por lo tanto, se indican como plutinos. Estas resonancias también existen en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, también llamado cinturón principal, donde juegan un papel importante en la distribución espacial de los objetos y en la estructura de este anillo de pequeños cuerpos.
Con una eliminación del sol de 47.8 AE, hay una resonancia 1: 2, es decir, un planeta o un cuerpo pequeño que buscaría el sol a esta distancia promedio, completaría el sol alrededor del sol, mientras que Neptuno realizaba dos rondas. Esto significa que el camino del cuerpo hipotético se ve periódicamente perturbado por la gravedad de los neptuns. Es por eso que su órbita no es estable y finalmente es expulsada de su pista. Esta región debe imaginarse como un toro, es decir, como un anillo en forma de tubería, desde el cual se transportaron los objetos del cinturón de Kuiper. Sus carriles pueden haberse inclinado con respecto al nivel de circulación de Neptuno; La relación de tiempo de 1: 2 es importante.
¿Hay un borde externo agudo?
Es interesante observar que las observaciones indican que esta resonancia 1: 2 representa un borde externo para el cinturón Kuiper, que también se conoce como Kuiper Cliff. Hasta ahora, solo se han encontrado unos pocos objetos más tarde en el exterior. Según el nivel actual de conocimiento, los límites de observación probablemente pueden excluirse como la causa del acantilado de Kuiper. Sin embargo, es completamente posible que una brecha más grande represente más objetos nuevamente.
La información sobre la estructura a gran escala del cinturón Kuiper ha proporcionado recientemente mediciones completamente diferentes. El nuevo vehículo espacial Horizons, que, según el planeta Nano Plutón en 2015 (ver Suw 9/2015, p. 26), también voló más allá del Arrokoth, que es solo unos 30 kilómetros a principios de 2019 (ver Suw 3/2019, p. 28) (ver «Trace de los nuevos horizonios»). Estos se encuentran fuera del vehículo espacial y miden las partículas individuales de polvo en el camino. A partir de las señales de carga registradas por la electrónica del instrumento, es posible dibujar el tamaño de las partículas. El límite de detección depende de la velocidad de las partículas correctas. Para las partículas interplanerales que se mueven alrededor del sol en pistas empatadas, son aproximadamente 0.6 micrómetros a la trayectoria de nuevos horizontes y una distancia heliocéntrica de aproximadamente 50 AE. Esto significa que el detector registra partículas más grandes que aproximadamente cincuenta estelares con un diámetro de cabello humano. El sensor de polvo, también llamado mostrador de polvo de estudiante (SDC), fue realizado significativamente por los estudiantes de la Universidad de Colorado (EE. UU.) Y ha sido administrado durante años consecutivos desde el comienzo de la investigación en 2006.
Los ríos del polvo medido con el DSC muestran una ruta inesperada: en lugar de caer lentamente sobre 40 AE, aumentan continuamente a 55 AE hasta el final del registro de datos actualmente existente (ver «Medidas de flujo de polvo»). Este curso no puede explicarse con las distribuciones de objetos bien conocidos en el cinturón de kuiper y la densidad del polvo derivada de él.
Para la interpretación de los datos sobre el polvo obtenidos con el SDC, se supone que las partículas medidas provienen de los cuerpos pequeños en el cinturón de kuiper. Las superficies del cuerpo celestial no rodeadas por una atmósfera de gas protectora son bombardeadas por micrometoritas que provienen del espacio interplanetario circundante. Las balas se emiten principalmente en las colisiones de objetos de cinturón de kuiper o por impactos de la micrometoritis. Estos impactos superan a los fragmentos más pequeños de las superficies del cuerpo celestial. Las partículas de eyección suficientemente rápidas pueden dejar el campo pesado de su cuerpo original y huir al espacio circundante, el resto cae sobre la superficie. Examinamos este proceso por primera vez en el espacio en las lunas de Galilei a Júpiter, y fuimos confirmados en la luna terrestre y los experimentos de laboratorio.
Medidas de flujo de polvo | La curva naranja indica el flujo esperado de partículas de polvo interestelar, como lo requieren los modelos que han sido desarrollados por mediciones con el vehículo espacial de Ulises. La curva roja muestra un modelo para el polvo que es lanzado por los objetos de la correa de Kuiper que influyen en micrometoritas. La curva negra es la suma de ambas curvas del modelo. Hasta una distancia de 40 unidades astronómicas de New Horizons en el Honne, los valores medidos del medidor de polvo del estudiante (SDC; puntos negros con barras de error) corresponden a los pronósticos del modelo. Además, sin embargo, difieren significativamente y son más altos.
Las velocidades con las que las partículas dejan el campo pesado de su cuerpo original son bajas en comparación con la velocidad actual alrededor del sol. Por lo tanto, se mueven en una buena aproximación en órbitas circulares y forman un polvo principalmente en la región, en la que se mueven los objetos de origen. Además, las partículas están sujetas a la presión de radiación solar, que depende del tamaño de los caminos espirales hacia el sol o se aleja del sol.
Si las distribuciones de los objetos del cinturón de Kuiper se conocen y las sospechas se usan en aproximadamente 50 AE, este modelo implica un máximo del flujo de polvo en el área del cinturón de Kuiper bien conocida. Sin embargo, los ríos de polvo medidos por el DSC continúan subiendo a distancias principales. La explicación más obvia para esto es que el cinturón de kuiper se extiende más allá del borde a aproximadamente 50 AE y hay muchos objetos previamente desconocidos que garantizan un polvo más amplio.
Queda por ver qué otras mediciones de polvo mostrarán con los nuevos horizontes en los próximos años. En este momento, la NASA planifica el funcionamiento del vehículo espacial hasta 2029. Quizás telescopios mucho más sensibles como el telescopio espacial James Webb (JWST) o el observatorio de Vera C. Rubin, que debería ingresar a la operación en Chile en 2026, un nuevo conocimiento de la expansión de la cinta de kuiper.
