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Cinturón de Kuiper

El cinturón de Kuiper (pronunciado /ˈkœypər/),[1]​ ocasionalmente llamado cinturón de Edgeworth-Kuiper, es un disco circunestelar en el Sistema Solar exterior, que se extiende desde la órbita de Neptuno (a 30 UA) hasta aproximadamente 50 UA del Sol.[2]​ Es similar al cinturón de asteroides, pero es mucho más grande: 20 veces más ancho y 20 a 200 veces más masivo.[3][4]​ Al igual que el cinturón de asteroides, se compone principalmente de pequeños cuerpos o restos de cuando se formó el Sistema Solar. Si bien muchos asteroides están compuestos principalmente de roca y metal, la mayoría de los objetos del cinturón de Kuiper están compuestos principalmente de volátiles congelados (denominados "hielos"), como metano, amoníaco y agua. El cinturón de Kuiper alberga tres planetas enanos reconocidos oficialmente: Plutón, Haumea y Makemake. Algunas de las lunas del Sistema Solar, como el Tritón de Neptuno y el Febe de Saturno, pueden haberse originado en la región.[5][6]

Objetos conocidos del cinturón de Kuiper, derivados de los datos del Centro de Planetas Menores. Los objetos en el cinturón de Kuiper son de color azul, mientras que los objetos dispersos son de color naranja. Los cuatro planetas exteriores son de color rojo. Algunos troyanos conocidos de Neptuno son de color morado, mientras que los de Júpiter son de color gris. Los objetos dispersos entre la órbita de Júpiter y el cinturón de Kuiper, en verde, son conocidos como centauros. La escala está en unidades astronómicas. La diferencia marcada en la parte inferior se debe a las dificultades de la detección en el contexto del plano de la Vía Láctea.
Imagen artística del cinturón de Kuiper y de la nube de Oort.

El cinturón de Kuiper lleva el nombre del astrónomo neerlandés-estadounidense Gerard Kuiper, aunque no predijo su existencia. En 1992, se descubrió el planeta menor (15760) Albion, el primer objeto del cinturón de Kuiper (KBO, por sus siglas en inglés) desde Plutón y Caronte.[7]​ Desde su descubrimiento, el número de KBO conocidos ha aumentado a miles, y se cree que existen más de 100.000 KBO de más de 100 km de diámetro.[8]​ Inicialmente se pensó que el cinturón de Kuiper era el principal depósito de cometas periódicos, aquellos con órbitas que duraban menos de 200 años. Los estudios realizados desde mediados de la década de 1990 han demostrado que el cinturón es dinámicamente estable y que el verdadero lugar de origen de los cometas es el disco disperso, una zona dinámicamente activa creada por el movimiento hacia afuera de Neptuno hace 4500 millones de años;[9]​ los objetos de disco dispersos como Eris tienen órbitas extremadamente excéntricas que los llevan hasta 100 UA del Sol.[12]

El cinturón de Kuiper es distinto de la teórica nube de Oort, que está mil veces más distante y es en su mayoría esférica. Los objetos dentro del cinturón de Kuiper, junto con los miembros del disco disperso y cualquier posible nube de Hills u objeto de nube de Oort, se denominan colectivamente objetos transneptunianos (TNO, por sus siglas en inglés).[13]​ Plutón es el miembro más grande y masivo del cinturón de Kuiper, y el TNO más grande y segundo más masivo conocido, solo superado por Eris en el disco disperso.[12]​ Originalmente considerado un planeta, el estado de Plutón como parte del cinturón de Kuiper hizo que fuera reclasificado como planeta enano en 2006. Es compositivamente similar a muchos otros objetos del cinturón de Kuiper y su período orbital es característico de una clase de KBO, conocida como "plutinos".

El cinturón de Kuiper y Neptuno pueden tratarse como un marcador de la extensión del Sistema Solar, siendo las alternativas la heliopausa y la distancia a la que la influencia gravitacional del Sol se compara con la de otras estrellas (estimada entre 50.000 UA y aproximadamente 2 años luz).[14]

Historia

Después del descubrimiento de Plutón en 1930, muchos especularon que podría no estar solo. La región que ahora se llama cinturón de Kuiper se planteó como hipótesis de diversas formas durante décadas. Recién en 1992 se encontró la primera prueba directa de su existencia. El número y la variedad de especulaciones anteriores sobre la naturaleza del cinturón de Kuiper han llevado a una incertidumbre continua sobre quién merece crédito por proponerlo primero.[15]

Hipótesis

El primer astrónomo que sugirió la existencia de una población transneptuniana fue Frederick C. Leonard. Poco después del descubrimiento de Plutón por Clyde Tombaugh en 1930, Leonard reflexionó sobre si "no era probable que en Plutón haya salido a la luz el primero de una serie de cuerpos ultraneptunianos, cuyos miembros restantes aún esperan ser descubiertos pero que finalmente están destinados ser detectados".[16]​ Ese mismo año, el astrónomo Armin O. Leuschner sugirió que Plutón "puede ser uno de los muchos objetos planetarios de largo período aún por descubrir".[17]

 
El astrónomo Gerard Kuiper, que da nombre al cinturón de Kuiper

En 1943, en el Journal of the British Astronomical Association, Kenneth Edgeworth planteó la hipótesis de que, en la región más allá de Neptuno, el material dentro de la nebulosa solar primordial estaba demasiado espaciado para condensarse en planetas y, por lo tanto, más bien condensado en una miríada de cuerpos más pequeños. De esto concluyó que "la región exterior del sistema solar, más allá de las órbitas de los planetas, está ocupada por una gran cantidad de cuerpos comparativamente pequeños"[18]​ y que, de vez en cuando, uno de ellos "se aleja de su propia esfera y aparece como un visitante ocasional del sistema solar interior",[18]​ convirtiéndose en cometa.

En 1951, en un artículo publicado en Astrophysics: A Topical Symposium, Gerard Kuiper especuló que un disco similar se había formado temprano en la evolución del Sistema Solar, pero no creía que tal cinturón todavía existiera hoy. Kuiper operaba bajo la suposición, común en su época, de que Plutón era del tamaño de la Tierra y, por lo tanto, había dispersado estos cuerpos hacia la nube de Oort o fuera del Sistema Solar. Si la hipótesis de Kuiper fuera correcta, hoy no habría un cinturón de Kuiper.[19]

La hipótesis adoptó muchas otras formas en las décadas siguientes. En 1962, el físico Al G.W. Cameron postuló la existencia de "una enorme masa de material pequeño en las afueras del sistema solar".[18]​ En 1964, Fred Whipple, quien popularizó la famosa hipótesis de la "bola de nieve sucia" para la estructura del cometa, pensó que un "cinturón de cometas" podría ser lo suficientemente masivo como para causar las supuestas discrepancias en la órbita de Urano que habían provocado la búsqueda del Planeta X, o, al menos, lo suficientemente masivo como para afectar las órbitas de cometas conocidos.[20]​ La observación descartó esta hipótesis.[18]

En 1977, Charles Kowal descubrió 2060 Chiron, un planetoide helado con una órbita entre Saturno y Urano. Usó un microscopio de parpadeo, el mismo dispositivo que le había permitido a Clyde Tombaugh descubrir Plutón casi 50 años antes.[21]​ En 1992 otro objeto, 5145 Pholus, fue descubierto en una órbita similar.[22]​ Hoy en día, se sabe que existe una población completa de cuerpos parecidos a cometas, llamados centauros, en la región entre Júpiter y Neptuno. Las órbitas de los centauros son inestables y tienen una vida dinámica de unos pocos millones de años.[23]​ Desde el momento del descubrimiento de Quirón en 1977, los astrónomos han especulado que, por lo tanto, los centauros deben reponerse con frecuencia mediante algún depósito externo.[18]

Más tarde, del estudio de los cometas surgieron más pruebas de la existencia del cinturón de Kuiper. Se sabe desde hace algún tiempo que los cometas tienen una vida útil finita. A medida que se acercan al Sol, su calor hace que sus superficies volátiles se sublimen en el espacio, dispersándolas gradualmente. Para que los cometas sigan siendo visibles durante la era del Sistema Solar, deben reponerse con frecuencia.[24]​ Una de esas áreas de reabastecimiento es la nube de Oort, un enjambre esférico de cometas que se extiende más allá de las 50.000 UA desde el Sol, cuya primera hipótesis fue el astrónomo neerlandés Jan Oort en 1950.[25]​ Se cree que la nube de Oort es el punto de origen de cometas de período largo, que son aquellos, como Hale-Bopp, con órbitas que duran miles de años.[15]

Existe otra población de cometas, conocida como cometas de período corto o periódicos, que consiste en aquellos cometas que, como el cometa Halley, tienen períodos orbitales de menos de 200 años. En la década de 1970, la velocidad a la que se estaban descubriendo cometas de período corto se estaba volviendo cada vez más inconsistente con su surgimiento únicamente de la nube de Oort.[18]​ Para que un objeto de la nube de Oort se convierta en un cometa de período corto, primero tendría que ser capturado por los planetas gigantes. En un artículo publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en 1980, el astrónomo uruguayo Julio Fernández afirmó que por cada cometa de período corto que fuera enviado al interior del Sistema Solar desde la nube de Oort, 600 tendrían que ser eyectados al espacio interestelar. Especuló que se requeriría un cinturón de cometas de entre 35 y 50 UA para dar cuenta del número observado de cometas.[26]​ Siguiendo el trabajo de Fernández, en 1988 el equipo canadiense de Martin Duncan, Tom Quinn y Scott Tremaine realizó una serie de simulaciones por computadora para determinar si todos los cometas observados podrían haber llegado desde la nube de Oort. Descubrieron que la nube de Oort no podía dar cuenta de todos los cometas de período corto, especialmente porque los cometas de período corto se agrupan cerca del plano del Sistema Solar, mientras que los cometas de la nube de Oort tienden a llegar desde cualquier punto del cielo. Con un "cinturón", como lo describió Fernández, agregado a las formulaciones, las simulaciones coincidieron con las observaciones.[27]​ Según se informa, debido a que las palabras "Kuiper" y "cinturón de cometas" aparecieron en la frase inicial del artículo de Fernández, Tremaine llamó a esta hipotética región "cinturón de Kuiper".[18]

Descubrimiento

 
El conjunto de telescopios en la cima de Mauna Kea, con el que se descubrió el cinturón de Kuiper
 
En 1980, el astrónomo Julio Fernández descartó la Nube de Oort como un reservorio de cometas de período corto. Debido a que las palabras "Kuiper" y "cinturón de cometas" aparecieron en la frase inicial del artículo de Fernández, se denominó a esta hipotética región como "cinturón de Kuiper".[28]

En 1987, el astrónomo David Jewitt, entonces del MIT, se sintió cada vez más desconcertado por "el aparente vacío del Sistema Solar exterior".[7]​ Alentó a la entonces estudiante de posgrado Jane Luu a que lo ayudara en su esfuerzo por localizar otro objeto más allá de la órbita de Plutón, porque, como él le dijo, "Si no lo hacemos, nadie lo hará".[18]​ Utilizando telescopios en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona y el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, Jewitt y Luu llevaron a cabo su búsqueda de la misma manera que lo hicieron Clyde Tombaugh y Charles Kowal, con un microscopio de parpadeo.[18]​ Inicialmente, el examen de cada par de placas tomó aproximadamente ocho horas,[18]​ pero el proceso se aceleró con la llegada de dispositivos electrónicos de carga acoplada o CCD, que, aunque su campo de visión era más estrecho, no solo eran más eficientes en la recolección de luz (retuvieron el 90% de la luz que los golpeó, en lugar del 10% logrado por fotografías) pero permitió que el proceso de parpadeo se hiciera virtualmente, en una pantalla de computadora. Hoy en día, los CCD forman la base de la mayoría de los detectores astronómicos.[18]​ En 1988, Jewitt se trasladó al Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái. Más tarde, Luu se unió a él para trabajar en el telescopio de 2,24 m de la Universidad de Hawái en Mauna Kea.[18]​ Finalmente, el campo de visión de los CCD aumentó a 1024 por 1024 píxeles, lo que permitió que las búsquedas se realizaran mucho más rápidamente.[18]​ Finalmente, luego de cinco años de búsqueda, Jewitt y Luu anunciaron el 30 de agosto de 1992 el "Descubrimiento del candidato cinturón de Kuiper objeto 1992 QB1".[7]​ Seis meses después, descubrieron un segundo objeto en la región, (181708) 1993 FW.[29]​ Para 2018, se habían descubierto más de 2000 objetos de cinturones de Kuiper.[30]

Más de mil cuerpos se encontraron en un cinturón en los veinte años (1992-2012), después de encontrar 1992 QB1 (nombrado en 2018, 15760 Albion), mostrando un vasto cinturón de cuerpos más que Plutón y Albion.[31]​ Para la década de 2010, se desconoce en gran medida el alcance y la naturaleza completos de los cuerpos del cinturón de Kuiper.[31]​ Finalmente, a fines de la década de 2010, dos objetos del cinturón de Kuiper pasaron de cerca por una nave espacial no tripulada, lo que proporcionó observaciones mucho más cercanas del sistema plutoniano.[32]

Los estudios realizados desde que se trazó por primera vez la región transneptuniana han demostrado que la región ahora llamada cinturón de Kuiper no es el punto de origen de los cometas de período corto, sino que derivan de una población vinculada llamada disco disperso. El disco disperso se creó cuando Neptuno migró hacia el exterior en el cinturón de proto-Kuiper, que en ese momento estaba mucho más cerca del Sol, y dejó a su paso una población de objetos dinámicamente estables que nunca podrían verse afectados por su órbita (el cinturón de Kuiper propiamente dicha), y una población cuyos perihelios están lo suficientemente cerca como para que Neptuno aún pueda perturbarlos mientras viaja alrededor del Sol (el disco disperso). Debido a que el disco disperso es dinámicamente activo y el cinturón de Kuiper relativamente estable dinámicamente, el disco disperso ahora se considera el punto de origen más probable para los cometas periódicos.[33]

Nombre

Los astrónomos a veces usan el nombre alternativo de cinturón de Edgeworth-Kuiper para acreditar a Edgeworth, y los objetos del cinturón de Kuiper se conocen ocasionalmente como "objetos Edgeworth-Kuiper". Brian G. Marsden afirma que ninguno de los dos merece un crédito verdadero: "Ni Edgeworth ni Kuiper escribieron sobre nada remotamente parecido a lo que estamos viendo ahora, pero Fred Whipple sí".[18]David Jewitt comenta: "En todo caso, diría que J. Fernández casi merece el crédito por predecir el Cinturón de Kuiper basado en declaraciones claras y razonamiento físico. Su artículo de 1980 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 192, 481-491) merece una lectura atenta".[19]

Los objetos del cinturón de Kuiper a veces se denominan "kuiperoides", un nombre sugerido por Clyde Tombaugh.[34]​ Varios grupos científicos recomiendan el término "objeto transneptuniano" (TNO) para los objetos en el cinturón porque el término es menos controvertido que todos los demás; sin embargo, no es un sinónimo exacto, ya que los TNO incluyen todos los objetos que orbitan alrededor del Sol más allá del órbita de Neptuno, no solo los del cinturón de Kuiper.

Referencias históricas

El cinturón de Kuiper en ocasiones es llamado el cinturón de Edgeworth o cinturón de Edgeworth-Kuiper. Hay astrónomos que utilizan nombres más largos todavía, como cinturón de Leonard-Edgeworth-Kuiper. Aunque la denominación de «objetos transneptunianos» es recomendada por ciertos grupos de astrónomos, ya que evitaría las controversias entre los nombres más personales. En estricto rigor, «objeto transneptuniano» no es sinónimo de «objetos del cinturón de Kuiper», ya que los primeros engloban también a otros objetos situados en el exterior del sistema solar.

Objetos del cinturón de Kuiper

 
Comparación de tamaños entre los objetos del cinturón de Kuiper Sedna y Quaoar con la Tierra, la Luna y Plutón.

Han sido observados más de 800 objetos del cinturón de Kuiper (KBO de las siglas anglosajonas Kuiper Belt Objects). Durante mucho tiempo los astrónomos habían considerado a Plutón y Caronte como los únicos objetos de gran tamaño de este grupo.

Sin embargo, el 4 de junio de 2002 se descubrió (50000) Quaoar, un objeto de tamaño inusual. Este cuerpo resultó tener un tamaño de la mitad que el de Plutón. Al ser también mayor que la luna Caronte, pasó a convertirse durante un tiempo en el segundo objeto más grande del cinturón de Kuiper. Otros objetos menores del cinturón de Kuiper se fueron descubriendo desde entonces.

Sin embargo, el 13 de noviembre de 2003 se anunció el descubrimiento de un cuerpo de grandes dimensiones mucho más alejado que Plutón, al que denominaron Sedna. El objeto 90337 Sedna destronó a Quaoar del puesto de segundo objeto transneptuniano más grande. Su pertenencia al cinturón de Kuiper está cuestionada por algunos astrónomos que lo consideran un cuerpo demasiado lejano, representante quizás del límite inferior de la nube de Oort. En tal caso, (148209) 2000 CR105 pertenecería también a esta clase.

La sorpresa llegó el 29 de julio de 2005 cuando se anunció el descubrimiento de tres nuevos objetos: Eris, Makemake y Haumea, ordenados de mayor a menor. En un principio, se creyó que Eris era mayor que el propio Plutón, por lo que se lo llegó a apodar como el décimo planeta y considerándoselo en su momento como el legendario Planeta X. Sin embargo, la sonda de la NASA New Horizons ha revelado en 2015 que el diámetro de Plutón es de 2370 kilómetros, o sea, alrededor de 80 kilómetros mayor que las estimaciones previas y, por tanto, ahora sabemos con seguridad que Eris (2326±12 km) es ligeramente más pequeño que Plutón.[35]​ Estrictamente hablando, Eris no pertenece al cinturón de Kuiper. Es miembro del disco disperso pues su distancia media al Sol es de 67 ua.

La clasificación exacta de todos estos objetos no es clara dado que las observaciones ofrecen muy pocos datos sobre su composición o superficies. Incluso las estimaciones sobre su tamaño son dudosas dado que en muchos casos se basan, tan solo, en datos indirectos sobre su albedo comparada con la de otros cuerpos semejantes como Plutón.

Características orbitales

Los KBO (Kuiper Belt Objects) son objetos con órbitas situadas entre unas 30 y 50 ua del Sol. Orbitan sobre el plano de la eclíptica, aunque sus inclinaciones pueden ser bastante elevadas.

Algunos KBO están en resonancia orbital con Neptuno. Sus periodos orbitales son fracciones enteras del periodo orbital de Neptuno. Los objetos en resonancia 1:2 y 2:3 se denominan twotinos y plutinos respectivamente.

Origen

 
Simulación que muestra los planetas exteriores y el cinturón de Kuiper: a) Antes de la resonancia Júpiter/Saturno 2:1 b) Dispersión de los objetos del cinturón de Kuiper en el sistema solar después de la alteración de la órbita de Neptuno c) Tras la expulsión de los objetos del cinturón de Kuiper por Júpiter.

Los orígenes y estructura actual del cinturón de Kuiper todavía no han sido aclarados, mientras los astrónomos esperan al telescopio Pan-STARRS, con el que se deberían localizar muchos más KBOs y comprender muchos aspectos de la formación del sistema solar.

Diferentes simulaciones por ordenador de las interacciones gravitatorias del periodo de formación del sistema solar indican que los objetos del cinturón de Kuiper pudieron crearse más hacia el interior del sistema solar y haber sido desplazados hasta sus posiciones actuales entre 30 y 50 UA por las interacciones con Neptuno y Urano ocasionado a su vez por la influencia gravitacional de Júpiter al entrar en resonancia 2:1 con Saturno, dispersando así los planetesimales que conformarían el cinturón de Kuiper y el disco disperso, otra región más externa del sistema solar.[36]

Estas simulaciones indican que podría haber algunos objetos de masa significativa en el cinturón, posiblemente del tamaño de Marte.

Exploración

En la actualidad, se desarrollan numerosos programas de búsqueda de KBO. La sonda espacial New Horizons, la primera misión dedicada a la exploración del cinturón de Kuiper, fue lanzada el 19 de enero de 2006 y alcanzó la menor distancia con Plutón el 14 de julio de 2015. Una vez pasado Plutón está previsto que explore uno o varios KBO. Todavía no se ha determinado cuáles serán los KBO concretos a explorar, pero deberán tener entre 40 y 90 km de diámetro e, idealmente, ser blancos o grises para contrastar con el color rojizo de Plutón.[37]

Acantilado de Kuiper

El acantilado de Kuiper es el nombre que le dan los científicos a la parte más alejada del cinturón de Kuiper. Es una incógnita que ha existido durante años. La densidad de objetos en el cinturón de Kuiper decrece drásticamente, de ahí el nombre de acantilado.[38]

Para esta anomalía se manejan varías hipótesis, la más aceptada explica que en realidad sí hay una población de objetos en la parte más alejada del cinturón de Kuiper, solo que aún no se han agrupado en objetos más masivos del tamaño suficiente como para que puedan ser observados y detectados. La segunda hipótesis explica que los objetos en esta área fueron barridos por un cuerpo planetario qué tendría qué tener el tamaño de la Tierra o de Marte, lo qué sugiere qué se trataría de un hipótetico planeta transneptuniano.[39]

Véase también

Referencias

  1. «Kuiper belt | Definition of Kuiper belt by Lexico». Lexico Dictionaries | English. 
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  3. Delsanti, Audrey; Jewitt, David (2006). . Institute for Astronomy. University of Hawaii. Bibcode:2006ssu..book..267D. Archivado desde el original el 25 de septiembre de 2007. Consultado el 9 de marzo de 2007. 
  4. Krasinsky, G. A.; Pitjeva, E. V.; Vasilyev, M.V.; Yagudina, E.I. (July 2002). «Hidden Mass in the Asteroid Belt». Icarus 158 (1): 98-105. Bibcode:2002Icar..158...98K. doi:10.1006/icar.2002.6837. 
  5. Johnson, Torrence V.; and Lunine, Jonathan I.; Saturn's moon Phoebe as a captured body from the outer Solar System, Nature, Vol. 435, pp. 69–71
  6. Craig B. Agnor; Douglas P. Hamilton (2006). . Nature 441 (7090): 192-4. Bibcode:2006Natur.441..192A. PMID 16688170. doi:10.1038/nature04792. Archivado desde el original el 21 de junio de 2007. Consultado el 20 de junio de 2006. 
  7. Jewitt, David; Luu, Jane (1993). «Discovery of the candidate Kuiper belt object 1992 QB1». Nature 362 (6422): 730-732. Bibcode:1993Natur.362..730J. doi:10.1038/362730a0. 
  8. . New Horizons. 24 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2014. 
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  12. The literature is inconsistent in the usage of the terms scattered disc and Kuiper belt. For some, they are distinct populations; for others, the scattered disc is part of the Kuiper belt. Authors may even switch between these two uses in one publication.[10]​ Because the International Astronomical Union's Minor Planet Center, the body responsible for cataloguing minor planets in the Solar System, makes the distinction,[11]​ the editorial choice for Wikipedia articles on the trans-Neptunian region is to make this distinction as well. On Wikipedia, Eris, the most-massive known trans-Neptunian object, is not part of the Kuiper belt and this makes Pluto the most-massive Kuiper belt object.
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Enlaces externos

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cinturón, kuiper, cinturón, kuiper, pronunciado, ˈkœypər, ocasionalmente, llamado, cinturón, edgeworth, kuiper, disco, circunestelar, sistema, solar, exterior, extiende, desde, órbita, neptuno, hasta, aproximadamente, similar, cinturón, asteroides, pero, mucho. El cinturon de Kuiper pronunciado ˈkœyper 1 ocasionalmente llamado cinturon de Edgeworth Kuiper es un disco circunestelar en el Sistema Solar exterior que se extiende desde la orbita de Neptuno a 30 UA hasta aproximadamente 50 UA del Sol 2 Es similar al cinturon de asteroides pero es mucho mas grande 20 veces mas ancho y 20 a 200 veces mas masivo 3 4 Al igual que el cinturon de asteroides se compone principalmente de pequenos cuerpos o restos de cuando se formo el Sistema Solar Si bien muchos asteroides estan compuestos principalmente de roca y metal la mayoria de los objetos del cinturon de Kuiper estan compuestos principalmente de volatiles congelados denominados hielos como metano amoniaco y agua El cinturon de Kuiper alberga tres planetas enanos reconocidos oficialmente Pluton Haumea y Makemake Algunas de las lunas del Sistema Solar como el Triton de Neptuno y el Febe de Saturno pueden haberse originado en la region 5 6 Objetos conocidos del cinturon de Kuiper derivados de los datos del Centro de Planetas Menores Los objetos en el cinturon de Kuiper son de color azul mientras que los objetos dispersos son de color naranja Los cuatro planetas exteriores son de color rojo Algunos troyanos conocidos de Neptuno son de color morado mientras que los de Jupiter son de color gris Los objetos dispersos entre la orbita de Jupiter y el cinturon de Kuiper en verde son conocidos como centauros La escala esta en unidades astronomicas La diferencia marcada en la parte inferior se debe a las dificultades de la deteccion en el contexto del plano de la Via Lactea Imagen artistica del cinturon de Kuiper y de la nube de Oort El cinturon de Kuiper lleva el nombre del astronomo neerlandes estadounidense Gerard Kuiper aunque no predijo su existencia En 1992 se descubrio el planeta menor 15760 Albion el primer objeto del cinturon de Kuiper KBO por sus siglas en ingles desde Pluton y Caronte 7 Desde su descubrimiento el numero de KBO conocidos ha aumentado a miles y se cree que existen mas de 100 000 KBO de mas de 100 km de diametro 8 Inicialmente se penso que el cinturon de Kuiper era el principal deposito de cometas periodicos aquellos con orbitas que duraban menos de 200 anos Los estudios realizados desde mediados de la decada de 1990 han demostrado que el cinturon es dinamicamente estable y que el verdadero lugar de origen de los cometas es el disco disperso una zona dinamicamente activa creada por el movimiento hacia afuera de Neptuno hace 4500 millones de anos 9 los objetos de disco dispersos como Eris tienen orbitas extremadamente excentricas que los llevan hasta 100 UA del Sol 12 El cinturon de Kuiper es distinto de la teorica nube de Oort que esta mil veces mas distante y es en su mayoria esferica Los objetos dentro del cinturon de Kuiper junto con los miembros del disco disperso y cualquier posible nube de Hills u objeto de nube de Oort se denominan colectivamente objetos transneptunianos TNO por sus siglas en ingles 13 Pluton es el miembro mas grande y masivo del cinturon de Kuiper y el TNO mas grande y segundo mas masivo conocido solo superado por Eris en el disco disperso 12 Originalmente considerado un planeta el estado de Pluton como parte del cinturon de Kuiper hizo que fuera reclasificado como planeta enano en 2006 Es compositivamente similar a muchos otros objetos del cinturon de Kuiper y su periodo orbital es caracteristico de una clase de KBO conocida como plutinos El cinturon de Kuiper y Neptuno pueden tratarse como un marcador de la extension del Sistema Solar siendo las alternativas la heliopausa y la distancia a la que la influencia gravitacional del Sol se compara con la de otras estrellas estimada entre 50 000 UA y aproximadamente 2 anos luz 14 Indice 1 Historia 1 1 Hipotesis 1 2 Descubrimiento 1 3 Nombre 2 Referencias historicas 3 Objetos del cinturon de Kuiper 3 1 Caracteristicas orbitales 4 Origen 5 Exploracion 6 Acantilado de Kuiper 7 Vease tambien 8 Referencias 9 Enlaces externosHistoria Editar Pluton y Caronte Despues del descubrimiento de Pluton en 1930 muchos especularon que podria no estar solo La region que ahora se llama cinturon de Kuiper se planteo como hipotesis de diversas formas durante decadas Recien en 1992 se encontro la primera prueba directa de su existencia El numero y la variedad de especulaciones anteriores sobre la naturaleza del cinturon de Kuiper han llevado a una incertidumbre continua sobre quien merece credito por proponerlo primero 15 Hipotesis Editar El primer astronomo que sugirio la existencia de una poblacion transneptuniana fue Frederick C Leonard Poco despues del descubrimiento de Pluton por Clyde Tombaugh en 1930 Leonard reflexiono sobre si no era probable que en Pluton haya salido a la luz el primero de una serie de cuerpos ultraneptunianos cuyos miembros restantes aun esperan ser descubiertos pero que finalmente estan destinados ser detectados 16 Ese mismo ano el astronomo Armin O Leuschner sugirio que Pluton puede ser uno de los muchos objetos planetarios de largo periodo aun por descubrir 17 El astronomo Gerard Kuiper que da nombre al cinturon de Kuiper En 1943 en el Journal of the British Astronomical Association Kenneth Edgeworth planteo la hipotesis de que en la region mas alla de Neptuno el material dentro de la nebulosa solar primordial estaba demasiado espaciado para condensarse en planetas y por lo tanto mas bien condensado en una miriada de cuerpos mas pequenos De esto concluyo que la region exterior del sistema solar mas alla de las orbitas de los planetas esta ocupada por una gran cantidad de cuerpos comparativamente pequenos 18 y que de vez en cuando uno de ellos se aleja de su propia esfera y aparece como un visitante ocasional del sistema solar interior 18 convirtiendose en cometa En 1951 en un articulo publicado en Astrophysics A Topical Symposium Gerard Kuiper especulo que un disco similar se habia formado temprano en la evolucion del Sistema Solar pero no creia que tal cinturon todavia existiera hoy Kuiper operaba bajo la suposicion comun en su epoca de que Pluton era del tamano de la Tierra y por lo tanto habia dispersado estos cuerpos hacia la nube de Oort o fuera del Sistema Solar Si la hipotesis de Kuiper fuera correcta hoy no habria un cinturon de Kuiper 19 La hipotesis adopto muchas otras formas en las decadas siguientes En 1962 el fisico Al G W Cameron postulo la existencia de una enorme masa de material pequeno en las afueras del sistema solar 18 En 1964 Fred Whipple quien popularizo la famosa hipotesis de la bola de nieve sucia para la estructura del cometa penso que un cinturon de cometas podria ser lo suficientemente masivo como para causar las supuestas discrepancias en la orbita de Urano que habian provocado la busqueda del Planeta X o al menos lo suficientemente masivo como para afectar las orbitas de cometas conocidos 20 La observacion descarto esta hipotesis 18 En 1977 Charles Kowal descubrio 2060 Chiron un planetoide helado con una orbita entre Saturno y Urano Uso un microscopio de parpadeo el mismo dispositivo que le habia permitido a Clyde Tombaugh descubrir Pluton casi 50 anos antes 21 En 1992 otro objeto 5145 Pholus fue descubierto en una orbita similar 22 Hoy en dia se sabe que existe una poblacion completa de cuerpos parecidos a cometas llamados centauros en la region entre Jupiter y Neptuno Las orbitas de los centauros son inestables y tienen una vida dinamica de unos pocos millones de anos 23 Desde el momento del descubrimiento de Quiron en 1977 los astronomos han especulado que por lo tanto los centauros deben reponerse con frecuencia mediante algun deposito externo 18 Mas tarde del estudio de los cometas surgieron mas pruebas de la existencia del cinturon de Kuiper Se sabe desde hace algun tiempo que los cometas tienen una vida util finita A medida que se acercan al Sol su calor hace que sus superficies volatiles se sublimen en el espacio dispersandolas gradualmente Para que los cometas sigan siendo visibles durante la era del Sistema Solar deben reponerse con frecuencia 24 Una de esas areas de reabastecimiento es la nube de Oort un enjambre esferico de cometas que se extiende mas alla de las 50 000 UA desde el Sol cuya primera hipotesis fue el astronomo neerlandes Jan Oort en 1950 25 Se cree que la nube de Oort es el punto de origen de cometas de periodo largo que son aquellos como Hale Bopp con orbitas que duran miles de anos 15 Existe otra poblacion de cometas conocida como cometas de periodo corto o periodicos que consiste en aquellos cometas que como el cometa Halley tienen periodos orbitales de menos de 200 anos En la decada de 1970 la velocidad a la que se estaban descubriendo cometas de periodo corto se estaba volviendo cada vez mas inconsistente con su surgimiento unicamente de la nube de Oort 18 Para que un objeto de la nube de Oort se convierta en un cometa de periodo corto primero tendria que ser capturado por los planetas gigantes En un articulo publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en 1980 el astronomo uruguayo Julio Fernandez afirmo que por cada cometa de periodo corto que fuera enviado al interior del Sistema Solar desde la nube de Oort 600 tendrian que ser eyectados al espacio interestelar Especulo que se requeriria un cinturon de cometas de entre 35 y 50 UA para dar cuenta del numero observado de cometas 26 Siguiendo el trabajo de Fernandez en 1988 el equipo canadiense de Martin Duncan Tom Quinn y Scott Tremaine realizo una serie de simulaciones por computadora para determinar si todos los cometas observados podrian haber llegado desde la nube de Oort Descubrieron que la nube de Oort no podia dar cuenta de todos los cometas de periodo corto especialmente porque los cometas de periodo corto se agrupan cerca del plano del Sistema Solar mientras que los cometas de la nube de Oort tienden a llegar desde cualquier punto del cielo Con un cinturon como lo describio Fernandez agregado a las formulaciones las simulaciones coincidieron con las observaciones 27 Segun se informa debido a que las palabras Kuiper y cinturon de cometas aparecieron en la frase inicial del articulo de Fernandez Tremaine llamo a esta hipotetica region cinturon de Kuiper 18 Descubrimiento Editar El conjunto de telescopios en la cima de Mauna Kea con el que se descubrio el cinturon de Kuiper En 1980 el astronomo Julio Fernandez descarto la Nube de Oort como un reservorio de cometas de periodo corto Debido a que las palabras Kuiper y cinturon de cometas aparecieron en la frase inicial del articulo de Fernandez se denomino a esta hipotetica region como cinturon de Kuiper 28 En 1987 el astronomo David Jewitt entonces del MIT se sintio cada vez mas desconcertado por el aparente vacio del Sistema Solar exterior 7 Alento a la entonces estudiante de posgrado Jane Luu a que lo ayudara en su esfuerzo por localizar otro objeto mas alla de la orbita de Pluton porque como el le dijo Si no lo hacemos nadie lo hara 18 Utilizando telescopios en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona y el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile Jewitt y Luu llevaron a cabo su busqueda de la misma manera que lo hicieron Clyde Tombaugh y Charles Kowal con un microscopio de parpadeo 18 Inicialmente el examen de cada par de placas tomo aproximadamente ocho horas 18 pero el proceso se acelero con la llegada de dispositivos electronicos de carga acoplada o CCD que aunque su campo de vision era mas estrecho no solo eran mas eficientes en la recoleccion de luz retuvieron el 90 de la luz que los golpeo en lugar del 10 logrado por fotografias pero permitio que el proceso de parpadeo se hiciera virtualmente en una pantalla de computadora Hoy en dia los CCD forman la base de la mayoria de los detectores astronomicos 18 En 1988 Jewitt se traslado al Instituto de Astronomia de la Universidad de Hawai Mas tarde Luu se unio a el para trabajar en el telescopio de 2 24 m de la Universidad de Hawai en Mauna Kea 18 Finalmente el campo de vision de los CCD aumento a 1024 por 1024 pixeles lo que permitio que las busquedas se realizaran mucho mas rapidamente 18 Finalmente luego de cinco anos de busqueda Jewitt y Luu anunciaron el 30 de agosto de 1992 el Descubrimiento del candidato cinturon de Kuiper objeto 1992 QB1 7 Seis meses despues descubrieron un segundo objeto en la region 181708 1993 FW 29 Para 2018 se habian descubierto mas de 2000 objetos de cinturones de Kuiper 30 Mas de mil cuerpos se encontraron en un cinturon en los veinte anos 1992 2012 despues de encontrar 1992 QB1 nombrado en 2018 15760 Albion mostrando un vasto cinturon de cuerpos mas que Pluton y Albion 31 Para la decada de 2010 se desconoce en gran medida el alcance y la naturaleza completos de los cuerpos del cinturon de Kuiper 31 Finalmente a fines de la decada de 2010 dos objetos del cinturon de Kuiper pasaron de cerca por una nave espacial no tripulada lo que proporciono observaciones mucho mas cercanas del sistema plutoniano 32 Los estudios realizados desde que se trazo por primera vez la region transneptuniana han demostrado que la region ahora llamada cinturon de Kuiper no es el punto de origen de los cometas de periodo corto sino que derivan de una poblacion vinculada llamada disco disperso El disco disperso se creo cuando Neptuno migro hacia el exterior en el cinturon de proto Kuiper que en ese momento estaba mucho mas cerca del Sol y dejo a su paso una poblacion de objetos dinamicamente estables que nunca podrian verse afectados por su orbita el cinturon de Kuiper propiamente dicha y una poblacion cuyos perihelios estan lo suficientemente cerca como para que Neptuno aun pueda perturbarlos mientras viaja alrededor del Sol el disco disperso Debido a que el disco disperso es dinamicamente activo y el cinturon de Kuiper relativamente estable dinamicamente el disco disperso ahora se considera el punto de origen mas probable para los cometas periodicos 33 Nombre Editar Los astronomos a veces usan el nombre alternativo de cinturon de Edgeworth Kuiper para acreditar a Edgeworth y los objetos del cinturon de Kuiper se conocen ocasionalmente como objetos Edgeworth Kuiper Brian G Marsden afirma que ninguno de los dos merece un credito verdadero Ni Edgeworth ni Kuiper escribieron sobre nada remotamente parecido a lo que estamos viendo ahora pero Fred Whipple si 18 David Jewitt comenta En todo caso diria que J Fernandez casi merece el credito por predecir el Cinturon de Kuiper basado en declaraciones claras y razonamiento fisico Su articulo de 1980 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 192 481 491 merece una lectura atenta 19 Los objetos del cinturon de Kuiper a veces se denominan kuiperoides un nombre sugerido por Clyde Tombaugh 34 Varios grupos cientificos recomiendan el termino objeto transneptuniano TNO para los objetos en el cinturon porque el termino es menos controvertido que todos los demas sin embargo no es un sinonimo exacto ya que los TNO incluyen todos los objetos que orbitan alrededor del Sol mas alla del orbita de Neptuno no solo los del cinturon de Kuiper Referencias historicas EditarEl cinturon de Kuiper en ocasiones es llamado el cinturon de Edgeworth o cinturon de Edgeworth Kuiper Hay astronomos que utilizan nombres mas largos todavia como cinturon de Leonard Edgeworth Kuiper Aunque la denominacion de objetos transneptunianos es recomendada por ciertos grupos de astronomos ya que evitaria las controversias entre los nombres mas personales En estricto rigor objeto transneptuniano no es sinonimo de objetos del cinturon de Kuiper ya que los primeros engloban tambien a otros objetos situados en el exterior del sistema solar Objetos del cinturon de Kuiper Editar Comparacion de tamanos entre los objetos del cinturon de Kuiper Sedna y Quaoar con la Tierra la Luna y Pluton Han sido observados mas de 800 objetos del cinturon de Kuiper KBO de las siglas anglosajonas Kuiper Belt Objects Durante mucho tiempo los astronomos habian considerado a Pluton y Caronte como los unicos objetos de gran tamano de este grupo Sin embargo el 4 de junio de 2002 se descubrio 50000 Quaoar un objeto de tamano inusual Este cuerpo resulto tener un tamano de la mitad que el de Pluton Al ser tambien mayor que la luna Caronte paso a convertirse durante un tiempo en el segundo objeto mas grande del cinturon de Kuiper Otros objetos menores del cinturon de Kuiper se fueron descubriendo desde entonces Sin embargo el 13 de noviembre de 2003 se anuncio el descubrimiento de un cuerpo de grandes dimensiones mucho mas alejado que Pluton al que denominaron Sedna El objeto 90337 Sedna destrono a Quaoar del puesto de segundo objeto transneptuniano mas grande Su pertenencia al cinturon de Kuiper esta cuestionada por algunos astronomos que lo consideran un cuerpo demasiado lejano representante quizas del limite inferior de la nube de Oort En tal caso 148209 2000 CR105 perteneceria tambien a esta clase La sorpresa llego el 29 de julio de 2005 cuando se anuncio el descubrimiento de tres nuevos objetos Eris Makemake y Haumea ordenados de mayor a menor En un principio se creyo que Eris era mayor que el propio Pluton por lo que se lo llego a apodar como el decimo planeta y considerandoselo en su momento como el legendario Planeta X Sin embargo la sonda de la NASA New Horizons ha revelado en 2015 que el diametro de Pluton es de 2370 kilometros o sea alrededor de 80 kilometros mayor que las estimaciones previas y por tanto ahora sabemos con seguridad que Eris 2326 12 km es ligeramente mas pequeno que Pluton 35 Estrictamente hablando Eris no pertenece al cinturon de Kuiper Es miembro del disco disperso pues su distancia media al Sol es de 67 ua La clasificacion exacta de todos estos objetos no es clara dado que las observaciones ofrecen muy pocos datos sobre su composicion o superficies Incluso las estimaciones sobre su tamano son dudosas dado que en muchos casos se basan tan solo en datos indirectos sobre su albedo comparada con la de otros cuerpos semejantes como Pluton Caracteristicas orbitales Editar Los KBO Kuiper Belt Objects son objetos con orbitas situadas entre unas 30 y 50 ua del Sol Orbitan sobre el plano de la ecliptica aunque sus inclinaciones pueden ser bastante elevadas Algunos KBO estan en resonancia orbital con Neptuno Sus periodos orbitales son fracciones enteras del periodo orbital de Neptuno Los objetos en resonancia 1 2 y 2 3 se denominan twotinos y plutinos respectivamente Origen Editar Simulacion que muestra los planetas exteriores y el cinturon de Kuiper a Antes de la resonancia Jupiter Saturno 2 1 b Dispersion de los objetos del cinturon de Kuiper en el sistema solar despues de la alteracion de la orbita de Neptuno c Tras la expulsion de los objetos del cinturon de Kuiper por Jupiter Los origenes y estructura actual del cinturon de Kuiper todavia no han sido aclarados mientras los astronomos esperan al telescopio Pan STARRS con el que se deberian localizar muchos mas KBOs y comprender muchos aspectos de la formacion del sistema solar Diferentes simulaciones por ordenador de las interacciones gravitatorias del periodo de formacion del sistema solar indican que los objetos del cinturon de Kuiper pudieron crearse mas hacia el interior del sistema solar y haber sido desplazados hasta sus posiciones actuales entre 30 y 50 UA por las interacciones con Neptuno y Urano ocasionado a su vez por la influencia gravitacional de Jupiter al entrar en resonancia 2 1 con Saturno dispersando asi los planetesimales que conformarian el cinturon de Kuiper y el disco disperso otra region mas externa del sistema solar 36 Estas simulaciones indican que podria haber algunos objetos de masa significativa en el cinturon posiblemente del tamano de Marte Exploracion EditarEn la actualidad se desarrollan numerosos programas de busqueda de KBO La sonda espacial New Horizons la primera mision dedicada a la exploracion del cinturon de Kuiper fue lanzada el 19 de enero de 2006 y alcanzo la menor distancia con Pluton el 14 de julio de 2015 Una vez pasado Pluton esta previsto que explore uno o varios KBO Todavia no se ha determinado cuales seran los KBO concretos a explorar pero deberan tener entre 40 y 90 km de diametro e idealmente ser blancos o grises para contrastar con el color rojizo de Pluton 37 Acantilado de Kuiper EditarEl acantilado de Kuiper es el nombre que le dan los cientificos a la parte mas alejada del cinturon de Kuiper Es una incognita que ha existido durante anos La densidad de objetos en el cinturon de Kuiper decrece drasticamente de ahi el nombre de acantilado 38 Para esta anomalia se manejan varias hipotesis la mas aceptada explica que en realidad si hay una poblacion de objetos en la parte mas alejada del cinturon de Kuiper solo que aun no se han agrupado en objetos mas masivos del tamano suficiente como para que puedan ser observados y detectados La segunda hipotesis explica que los objetos en esta area fueron barridos por un cuerpo planetario que tendria que tener el tamano de la Tierra o de Marte lo que sugiere que se trataria de 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