Scott Sheppard tarda unos 15 minutos en caminar al trabajo en el Departamento de Magnetismo Terrestre de la Institución Carnegie, una instalación de investigación en Washington, DC, que se fundó originalmente en 1904 para apoyar expediciones para mapear el campo magnético de la Tierra. Hoy, el campus alberga científicos planetarios de todas las disciplinas, incluida Sheppard, que estudia los cuerpos celestes del sistema solar exterior extremo. Él dice que obtiene sus mejores ideas mientras camina y que a menudo le molestan las intersecciones, que requieren la atención suficiente para evitar que la mente divague de esa manera inexplicablemente constructiva. Teniendo en cuenta que Sheppard está convencido de que un gran planeta sin descubrir orbita el sol mucho más allá de Plutón, uno solo puede imaginar dónde vaga su mente durante sus paseos matutinos.
La idea de que existe un planeta masivo, llamado Planeta 9 o Planeta X, a una distancia tan grande que no hemos podido encontrarlo, tiene astrónomos de todo el mundo explorando los cielos en busca de pistas. Sheppard, quien descubrió algunos de los objetos más distantes del sistema solar, cree que los caminos orbitales de estos planetas menores probablemente estén formados por la influencia gravitacional de un hipotético Planeta 9. Y hoy, su equipo anunció el descubrimiento de otro planeta menor extremadamente distante, el segundo objeto más alejado conocido en el sistema solar por distancia promedio, que nuevamente lleva la marca distintiva de una roca espacial en las garras de un planeta gigante sin descubrir.
“Una vez al siglo encontramos un planeta, ¿verdad? Entonces, es hora de encontrar uno nuevamente ”, dice Sheppard.
El duende
El nuevo objeto, oficialmente llamado TG387 2015, orbita con una clase especial de cuerpos celestes conocidos como objetos de la nube interior de Oort, u objetos transneptunianos extremos (ETNO). El cuerpo de roca y hielo, apodado "el Duende" por el equipo de descubrimiento, se encuentra actualmente a unas 80 unidades astronómicas (UA) del sol, o aproximadamente el doble de la distancia promedio de Plutón. Sin embargo, el Goblin viaja en una órbita altamente alargada que lo lleva a los extremos más extremos de nuestro sistema solar, llegando hasta 2.300 UA durante su viaje de 40.000 años alrededor del sol.
Pero tan intrigante como es el afelio del objeto, o su punto más distante del sol, el Goblin es quizás aún más interesante por su perihelio, o su punto más cercano. El planeta menor, que se estima en aproximadamente 300 kilómetros de diámetro (aproximadamente un séptimo del tamaño de Plutón), solo se acerca a 65 UA (seis mil millones de millas). Debido a que su acercamiento más cercano no está del todo cerca, Sheppard dice que el Goblin apenas se ve afectado por la gravedad de los planetas masivos como Júpiter y Neptuno.
"Nunca viene cerca de donde están los planetas gigantes", dice. "Solo hay tres de estos objetos que quedan ahí afuera".
Las órbitas del nuevo planeta enano extremo 2015 TG387 y sus compañeros Inner Oort Cloud objetos 2012 VP113 y Sedna en comparación con el resto del sistema solar. 2015 TG387 fue apodado "The Goblin" por los descubridores, ya que su designación provisional contiene TG y el objeto fue visto por primera vez cerca de Halloween. El TG387 2015 tiene un eje semi-mayor más grande que el 2012 VP113 o Sedna, lo que significa que viaja mucho más lejos del sol en su punto más distante en su órbita, que es alrededor de 2300 UA. (Roberto Molar Candanosa y Scott Sheppard, cortesía de Carnegie Institution for Science) Los otros dos son Sedna y VP113 2012, que tienen un perihelia de 76 y 80 UA respectivamente, aunque nunca viajan tan lejos como el Goblin. Cuando se consideran juntos, estos tres objetos comienzan a producir una imagen tentadora de su reino distante. Están desacoplados del resto del sistema solar, inmunes a su influencia y, sin embargo, todos aparecen en la misma parte del cielo.
"Si miras a Sedna, y miras a VP113, y miras a algunos de los otros objetos extremos con estas órbitas muy distantes, todos son muy similares", dice Sheppard. “Todos están agrupados en la misma parte del cielo, todos llegan al perihelio, su aproximación más cercana al sol, en el mismo lugar, y es de esperar que sea aleatorio en el cielo. ... Es por eso que creemos que hay un planeta más grande por ahí, porque está transformando estos objetos en este tipo de órbitas ".
Otros planetas menores orbitan a distancias extremas, como el FE72 2014, que es el objeto más alejado conocido por la distancia promedio, pero tienden a acercarse a los planetas gigantes. 2014 FE72 puede acercarse más al sol que Plutón en su aproximación más cercana, por ejemplo. Una explicación convincente para estos objetos es que se acercaron demasiado a uno de los gigantes gaseosos en algún momento y fueron arrojados a distancias extremas, casi expulsados por completo, pero cuando esto sucede, los objetos rocosos tienden a dar vueltas cerca del punto de donde fueron arrojados.
Cuando se trata de Goblin, Sedna y VP113 2012, algo más los ha atrapado en una órbita solitaria, alineada pero separada de nuestro pequeño vecindario de planetas.
La sombra de un planeta no descubierto
La probabilidad de la existencia de un planeta masivo sin descubrir, que rodea lentamente al Sol cada decenas de miles de años a distancias extremas, depende de a quién le pregunte. Por su parte, Sheppard, que ha descubierto docenas de planetas, cometas y lunas menores, ubicaría las probabilidades de que el Planeta 9 exista en alrededor del 80 u 85 por ciento, y ni siquiera es el más optimista.
"Mi confianza es del 99.84 por ciento", dice Konstantin Batygin, astrofísico planetario y profesor asistente del Instituto de Tecnología de California. Batygin crea modelos teóricos del sistema solar exterior para buscar indicios del Planeta 9, agrupando los números en numerosos planetas menores que se agrupan en varios grupos y las influencias de docenas de factores orbitales. Su artículo de 2016 con el colega de Caltech, Michael Brown, presentó quizás el caso más sólido para el Planeta 9 hasta la fecha, y concluyó que solo había una fracción del uno por ciento de probabilidad de que los grupos de estos objetos ocurrieran al azar.
"Este cuerpo es una gran adición nueva", dice Batygin sobre el Goblin. "Fortalece mucho el caso del Planeta 9".
Una comparación del TG387 2015 a 65 UA con los planetas conocidos del Sistema Solar. Saturno se puede ver a 10 UA y la Tierra, por supuesto, a 1 UA, ya que la medición se define como la distancia entre el Sol y nuestro planeta. (Roberto Molar Candanosa y Scott Sheppard, cortesía de Carnegie Institution for Science) Otros no son tan seguros. “No iría al nivel del 85 por ciento. Hay líneas de evidencia contradictorias ”, dice David Tholen, astrónomo de la Universidad de Hawai que formó parte del equipo que descubrió el Goblin. Señala la nave espacial Cassini, que orbitó Saturno durante más de 13 años, midiendo la dinámica y las fuerzas del sistema solar exterior. "Eso sirve como un detector muy sensible de otras cosas, y el análisis de esos datos sugiere que no vemos ninguna evidencia de [Planeta 9]".
Pero incluso si no compran la hipótesis del Planeta 9, la mayoría de los astrónomos están de acuerdo en que algo inexplicable está arrancando objetos como el Goblin del sistema solar. Algunas teorías sugieren que durante la formación temprana del sol, hace más de 4.500 millones de años, cuando otras estrellas se formaban cerca, la extrema gravedad de un encuentro estelar cercano podría haber alejado estos objetos y dejarlos en una órbita "fosilizada", Sheppard dice. Alternativamente, tal vez existan suficientes planetas menores que puedan influir en las órbitas de los demás durante muchos millones de años a través de un proceso llamado autogravitación, empujándose gradualmente unos a otros más y más.
"[Si hay] muchos de estos planetas menores como Sedna y este nuevo objeto, por supuesto ejercen fuerzas gravitacionales entre sí", dice Ann-Marie Madigan, profesora asistente de astrofísica en la Universidad de Colorado, Boulder, quien estudia modelos de autogravitación en objetos distantes del sistema solar. Ella dice que estos planetas menores están "tan lejos del sistema solar interno, con los planetas gigantes y cosas así, estas fuerzas [de autogravedad] en realidad pueden ser extremadamente poderosas. ... No necesitas un planeta extra por ahí ".
Madigan admite que la gravedad propia no puede explicar todo acerca de las órbitas de los planetas menores distantes, como la alineación a lo largo de su "longitud de perihelia", similar a los ejes principales de las órbitas elípticas. Y hay otras "fuerzas externas" a considerar también, dice Sheppard, como la marea galáctica, la fuerza gravitacional colectiva de todo en la Vía Láctea, incluido el agujero negro supermasivo en su centro. Las teorías que predicen la existencia del Planeta 9 tienen en cuenta todas estas influencias, pero también podría estar en juego un proceso desconocido.
"Esto es genial", dice Michele Bannister, astrónomo planetario de la Queen's University Belfast en el Reino Unido, que codirigió la Encuesta de los orígenes del Sistema Solar Exterior (OSSOS) de 2013 a 2017, que detectó 840 planetas menores distantes. “Tenemos toda una variedad de teorías que intentan explicar esta población. Este es el signo de un buen campo activo saludable ".
Estrechando la búsqueda
Sheppard compara la agrupación de Goblin, Sedna y VP113 2012 con una relación entre Neptuno y Plutón. Aunque Neptuno cruza el camino orbital de Plutón, los dos cuerpos planetarios nunca se acercan entre sí porque están encerrados en una relación gravitacional, conocida como resonancia, que hace que Plutón orbita dos veces por cada tres órbitas de Neptuno. Si no supieras dónde estaba Neptuno, podrías identificar el planeta gigante observando de cerca a Plutón. Aunque los tres planetas menores extremadamente distantes no estarían encerrados en una relación tan estable con el Planeta 9, podría estar ocurriendo una relación gravitacional similar.
Sin embargo, si los planetas menores están en una danza gravitacional con el Planeta 9, podría significar que el gran planeta está muy, muy lejos, cerca del afelio de su órbita, aproximadamente a 1.000 UA del sol. Solo tenemos una idea aproximada del tamaño del Planeta 9, entre dos y cuatro veces mayor que el de la Tierra, si existe, y no hay forma de determinar la cantidad de luz que refleja, lo que hace que sea increíblemente difícil de buscar. La única razón por la que hemos podido encontrar objetos distantes más pequeños como el Goblin es porque están cerca de su enfoque más cercano, visibles por solo un instante de tiempo estelar antes de que vuelvan a arrojarse a las sombras.
Las imágenes de descubrimiento del TG387 2015 tomadas en el telescopio Subaru de 8 metros ubicado en la cima de Mauna Kea en Hawai el 13 de octubre de 2015. Las imágenes fueron tomadas con aproximadamente 3 horas de diferencia. Se puede ver el TG387 2015 moviéndose entre imágenes cerca del centro mientras las estrellas y galaxias mucho más distantes están estacionarias. La imagen es proporcionada por Scott Sheppard. (Imagen proporcionada por Scott Sheppard) "Noventa y nueve por ciento de su órbita, no los encontraríamos", dice Sheppard. "Entonces, solo encontramos la punta del iceberg".
La búsqueda del Planeta 9 adolece de una grave falta de datos, por ahora. Es difícil sacar conclusiones estadísticas con un tamaño de muestra tan pequeño de planetas menores, especialmente cuando es probable que existan miles. "Cada una de estas detecciones implica una vasta población invisible", dice Bannister. "Y, por lo tanto, los sesgos de observación realmente pueden afectar las conclusiones que se extraen sobre la existencia de esa vasta población invisible, y qué formas toman sus órbitas en el espacio, y qué potencial están siendo moldeadas o podrían haber sido moldeadas".
El Goblin fue visto por primera vez en 2015 por el telescopio Subaru japonés de 8 metros en Mauna Kea en Hawai, pero el planeta menor está tan lejos que se necesitaron tres años de observaciones de seguimiento con telescopios en Chile y Arizona antes de que su órbita pudiera ser calculado, revelando su verdadero camino y distancia. Se han descubierto varios planetas menores adicionales, y cuando los astrónomos refinen sus parámetros orbitales, tendrán una mejor idea de dónde está escondido el planeta masivo, si es que lo hacen.
El telescopio Subaru en Mauna Kea, Hawai. (Wikimedia Commons / CC 2.0) "El hecho de que el Planeta 9 esté, al final del día, allí o no allí, y que las matemáticas que he hecho sean correctas o incorrectas, en realidad es un aspecto maravillosamente atractivo de todo este problema", dice Batygin. “Este no es uno de estos problemas en los que puedes especular sobre ello hasta que mueras. ... Creo que los próximos 10 años es mucho tiempo ".
Los continuos estudios del cielo con telescopios como Subaru y nuevos observatorios como el Gran Telescopio de Estudio Sinóptico (LSST), que tendrá la cámara digital más grande del mundo con 3, 2 gigapíxeles, aproximadamente del tamaño de un automóvil pequeño, descubrirán aún más objetos a medida que crece nuestra comprensión del sistema solar. El trabajo adicional de astronomía, como la segunda publicación de datos del telescopio espacial Gaia, ayuda a refinar nuestros modelos de los movimientos de las estrellas a lo largo de la historia de la galaxia, endureciendo aún más las limitaciones en los planetas menores extremadamente distantes.
Si todo este trabajo lleva al descubrimiento del Planeta 9, dice Sheppard, "será un triunfo de la ciencia".
