Un cuerpo rocoso y helado del tamaño de Rhode Island está jugando y sigue al líder con el séptimo planeta desde el Sol, zumbando a lo largo de la órbita de Urano a un sexto de una revolución por delante del planeta. El cuerpo, denominado temporalmente QF99 2011, es el primero de su tipo que se encuentra en círculo con Urano. Los investigadores que informan en la revista Science documentan su detección y muestran que probablemente no está solo, prometiendo una imagen más clara del juego de pinball celestial en curso en los confines del sistema solar.
Se sabe que existen miles de cuerpos en posiciones similares alrededor de Júpiter; se llaman troyanos porque cada uno lleva el nombre de un personaje mitológico en la guerra de Troya. Pero los científicos habían creído que el tirón gravitacional alrededor de Urano y Saturno , particularmente el tirón de Júpiter, hacía improbables compañeros similares allí.
¿Qué son exactamente los troyanos? Su historia se remonta al siglo XVIII, cuando un famoso matemático llamado Joseph-Louis Lagrange escribió un ensayo sobre el problema de tres cuerpos, identificando cinco posiciones donde los efectos gravitacionales de un cuerpo orbitando a otro cuerpo (piense en el sistema Tierra-Luna como un solo cuerpo que rodea al Sol) permitiría que un tercer cuerpo más pequeño permanezca equilibrado. Cuando se encuentra en cualquiera de estos cinco puntos de Lagrange, el tercer cuerpo aparecería estacionario en relación con los otros dos. Tres de estas cinco posiciones, llamadas L1, L3 y L3, serían inestables: si el tercer cuerpo se desviara un poco de cualquiera de estas posiciones, nunca podría recuperarse del paso en falso. L1 y L2 son ubicaciones ideales para colocar satélites artificiales que estudian el Sol y el espacio, aunque las trayectorias de las naves espaciales deben modificarse constantemente para que permanezcan en estos puntos.
El sistema Sol-Tierra tiene cinco puntos de Lagrange donde una tercera masa más pequeña puede permanecer estacionaria en relación con el Sol y la Tierra. L2 es el futuro hogar del telescopio espacial James Webb, que mirará hacia el universo. Imagen vía NASA / WMAP Science Team
Pero en dos puntos de Lagrange, denominados L4 y L5, el cuerpo sería empujado hacia atrás, independientemente de la forma en que se desvió, haciendo que gire alrededor del punto como un gimnasta en una barra alta. De hecho, múltiples cuerpos, muchos miles, podrían bailar alrededor de cada punto dentro de una región alargada de estabilidad que se contornea a la trayectoria orbital del planeta. Uno de estos puntos se encuentra 60 grados adelante en ese camino orbital y otros 60 grados atrás.
Otros sistemas de tres cuerpos tienen estos mismos puntos de equilibrio, y en 1906 los astrónomos encontraron un asteroide en la región L4 de la órbita de Júpiter alrededor del Sol, nombrando al cuerpo Aquiles. En los años siguientes, se descubrieron más asteroides troyanos alrededor de L4 y L5 de Júpiter y, más recientemente, se han encontrado troyanos a lo largo de las órbitas de otros planetas, incluidos Marte, Neptuno e incluso la Tierra.
Pero ninguno había aparecido para Urano o Saturno, hasta ahora. Como parte de una encuesta del telescopio Canadá-Francia-Hawái diseñada para buscar cuerpos pequeños que orbitan más allá del planeta más distante, un equipo de astrónomos descubrió el QF99 2011 en tres imágenes tomadas con una hora de diferencia en una hora en el mismo parche del cielo. El brillo del objeto sugería que tenía 60 kilómetros de diámetro y su órbita lo mantenía tan distante como Urano, pero otras observaciones en 2011 y 2012 lo distinguieron de un Centauro, un cuerpo helado inestable que orbita alrededor del Sol y ocasionalmente cruza, pero no sigue o plomo, órbitas planetarias. El estudio del equipo mostró que el QF99 de 2011 se adelantó a Urano como un perro con correa: era un troyano L4.
"Un troyano uranio no fue el foco de nuestra encuesta", dice Mike Alexandersen, astrónomo de la Universidad de Columbia Británica. "Cuando nos dimos cuenta de lo que era, estábamos como 'Whoa, wow'".
A diferencia de la mayoría de los otros troyanos conocidos, que adoptaron sus posiciones actuales al principio de la formación del sistema solar, el QF99 2011 fue probablemente el primer centauro y fue capturado en L4 más tarde, atrapado cuando se filtró hacia adentro desde lugares más distantes. Los análisis numéricos de los detalles de la órbita de 2011 QF99 sugieren que permanecerá como un troyano durante 70, 000 años antes, después de un millón de años más o menos, se mueve más allá de la región de estabilidad L4 y se une a los Centauros.
2011 QF99, entonces, es un troyano temporal. Y las simulaciones de Alexandersen y su equipo , informadas por primera vez en el nuevo documento , encuentran que 2011 QF99 no está solo. Alrededor del 3 por ciento de los cuerpos pequeños en el sistema solar exterior comparten una órbita con Neptuno o Urano en un momento dado. "Hay muchos asteroides y cometas que vuelan alrededor del sistema solar, y muchos de ellos cruzan las órbitas de los planetas y solo una pequeña fracción es capturada", dice. La captura es "un evento de baja probabilidad. Intuitivamente, pensamos que tenía una probabilidad aún menor ".
Si bien los troyanos más permanentes tienen mucho que decir sobre los empujones primordiales, los troyanos temporales, incluidos otros descubiertos en órbita con Neptuno y la Tierra, podrían revelar información sobre la cantidad de Los centauros que pueblan los límites inferiores, cómo llegaron exactamente allí y qué caminos siguen.
"Esos objetos inestables, los centauros, a menudo se convierten en cometas de la familia Júpiter, muchos de los cuales se acercan a la Tierra y podrían, eventualmente, representar una amenaza de impacto", dice Jonti Horner, astrónomo de la Universidad de Nueva Gales del Sur que no era No participar en el estudio. "Ser capaz de estudiar esos objetos cuando están lejos del Sol y, por lo tanto, no están ocultos por un coma cometario, puede decirnos mucho sobre los cometas y otros objetos que pueden amenazar la Tierra".
"Es un descubrimiento realmente emocionante para mí y para otras personas que miran los pequeños cuerpos del sistema solar", agregó.
Alexandersen, quien señala que el riesgo de impacto es extremadamente bajo, dice que los resultados hablan de cuánto queda por saber sobre nuestro sistema solar. Él predice que se revelarán más a medida que los astrónomos continúen detectando objetos cada vez más pequeños. "Si hay un troyano de 60 kilómetros, entonces probablemente haya docenas de troyanos de un kilómetro", dice. "Simplemente no podemos verlos todavía".
