El Cinturón de Kuiper (I)

Los objetos transneptunianos (TNO) son un conjunto de cuerpos que están orbitando el Sol más allá de Neptuno,

El Cinturón de Kuiper se encuentra en las afueras de nuestro sistema solar, más allá de la órbita de Neptuno. A veces se le denomina la "tercera zona" del sistema solar. 

Los astrónomos creen que existen millones de pequeños objetos helados en esta región, incluyendo cientos de miles con un ancho superior a los 100 kilómetros. Algunos de estos objetos, como Plutón, tienen más de 1.000 kilómetros de ancho. 

Además de roca y hielo de agua, los objetos del Cinturón de Kuiper también contienen diversos compuestos congelados, como amoníaco y metano. Al igual que el cinturón de asteroides, el Cinturón de Kuiper es una región de restos de la historia temprana del sistema solar. 

De la misma forma que el cinturón de asteroides, el de Kuiper también ha sido moldeado por un planeta gigante, aunque se trata más de un disco grueso (como una rosquilla) que de un cinturón delgado. 

El Cinturón de Kuiper no debe confundirse con la Nube de Oort, una región mucho más distante de cuerpos helados similares a cometas que rodea el sistema solar, incluido el propio Cinturón de Kuiper. Se cree que tanto la Nube de Oort como el Cinturón de Kuiper son fuentes de cometas. 

El Cinturón de Kuiper es verdaderamente una frontera en el espacio: es un lugar que todavía estamos empezando a explorar y nuestra comprensión aún está evolucionando. 

Este cinturón debe su nombre al astrónomo Gerard Kuiper, quien publicó un artículo científico en 1951 que especulaba sobre objetos más allá de Plutón. El astrónomo Kenneth Edgeworth también mencionó objetos más allá de Plutón en artículos que publicó en la década de 1940, y por eso a veces se le conoce como el Cinturón de Edgeworth-Kuiper. 

Algunos investigadores prefieren llamarlo Región Transneptuniana y se refieren a los objetos del Cinturón de Kuiper (KBO) como objetos transneptunianos o TNO (por sus siglas en inglés). 

Cualquiera que sea su término preferido, el cinturón ocupa un volumen enorme en nuestro sistema solar, y los pequeños mundos que lo habitan tienen mucho que decirnos sobre la historia temprana del mismo.

Tamaño y distancia:

 El Cinturón de Kuiper es una de las estructuras más grandes de nuestro sistema solar; otras son la Nube de Oort, la heliosfera y la magnetosfera de Júpiter. 

Su forma general es como un disco inflado o una rosquilla. Su borde interior comienza en la órbita de Neptuno, a unas 30 UA del Sol. (1 UA, o unidad astronómica, es la distancia de la Tierra al Sol). 

La región principal e interna del Cinturón de Kuiper termina a unas 50 UA del Sol. Superpuesta al borde exterior de la parte principal del Cinturón de Kuiper se encuentra una segunda región llamada disco disperso, que continúa hacia afuera hasta casi 1.000 UA, con algunos cuerpos en órbitas que van incluso más allá. 

Hasta ahora, los observadores han catalogado más de 2.000 objetos transneptunianos, lo que representa solo una pequeña fracción del número total de objetos que los científicos creen que hay ahí fuera. De hecho, los astrónomos estiman que hay cientos de miles de objetos en la región que tienen 100 kilómetros de ancho o más. 

Sin embargo, se estima que la masa total de todo el material en el Cinturón de Kuiper no es más que aproximadamente el 10% de la masa de la Tierra. 

Formación y orígenes:

Los astrónomos creen que los objetos helados del Cinturón de Kuiper son restos que quedaron de la formación del sistema solar; algo similar a la relación entre el cinturón de asteroides principal y Júpiter. 

Se trata de una región de objetos que podrían haberse unido para formar un planeta si Neptuno no hubiera estado allí. En cambio, la gravedad de Neptuno agitó tanto esta región del espacio que los pequeños objetos helados allí no pudieron fusionarse en un planeta grande. 

La cantidad de material en el Cinturón de Kuiper hoy podría ser solo una pequeña fracción de lo que había originalmente. Según una teoría bien fundamentada, los cambios en las órbitas de los cuatro planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) podrían haber causado la pérdida de la mayor parte del material original, probablemente de 7 a 10 veces la masa de la Tierra. 

Nuevos datos indican que, entre 60 y 100 millones de años después de la formación del Sistema Solar, los planetas gigantes Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, que nacieron cerca del Sol, migraron a sus órbitas actuales, lanzando a Theia contra la Tierra y formando la Luna

La idea básica es que, al principio de la historia del sistema solar, Urano y Neptuno se vieron obligados a orbitar más lejos del Sol debido a los cambios en las órbitas de Júpiter y Saturno. 

A medida que Urano y Neptuno se alejaban, atravesaron el denso disco de pequeños cuerpos helados que quedó tras la formación de los planetas gigantes. La órbita de Neptuno era la más lejana, y su gravedad desvió la trayectoria de innumerables cuerpos helados hacia los demás gigantes. 

Júpiter finalmente expulsó a la mayoría de estos cuerpos helados a órbitas extremadamente distantes (para formar la Nube de Oort) o los expulsó por completo del sistema solar. 

A medida que Neptuno lanzaba objetos helados hacia el Sol, esto hacía que su propia órbita se alejara aún más, y su influencia gravitatoria forzaba a los objetos helados restantes hacia el rango de ubicaciones donde los encontramos en el Cinturón de Kuiper. 

Hoy en día, el Cinturón de Kuiper se está erosionando lentamente. Los objetos que permanecen allí ocasionalmente colisionan, produciendo objetos más pequeños fragmentados por la colisión, a veces cometas y también polvo que es expulsado del sistema solar por el viento solar. 

Estructura y características:

El Cinturón de Kuiper es un enorme volumen de espacio con forma de rosquilla en el sistema solar exterior. 

Si bien hay muchos cuerpos helados en esta región a los que nos referimos ampliamente como Objetos del Cinturón de Kuiper (KBO) u objetos transneptunianos (TNO), son bastante diversos en tamaño, forma y color. 

Y, lo que es más importante, no se distribuyen uniformemente por el espacio. Una vez que los astrónomos comenzaron a descubrirlos a principios de la década de 1990, una de las primeras sorpresas fue que los KBO podían agruparse según la forma y el tamaño de sus órbitas. 

Esto llevó a los científicos a comprender que existen varias agrupaciones o poblaciones distintas de estos objetos, cuyas órbitas ofrecen pistas sobre su historia. La categoría a la que pertenece un objeto tiene mucho que ver con cómo ha interactuado con la gravedad de Neptuno a lo largo del tiempo. 

La mayoría de los objetos del Cinturón de Kuiper se encuentran en la parte principal del propio cinturón o en el disco disperso.

KBO clásicos:

Una gran fracción de los KBO orbitan el Sol en lo que se denomina el Cinturón de Kuiper clásico. 

El término "clásico" se refiere a que, entre los KBO, estos objetos tienen órbitas muy similares a la idea original, o clásica, de cómo se esperaba que fuera el Cinturón de Kuiper antes de que los astrónomos comenzaran a encontrar objetos allí. 

Se esperaba que, si existían objetos más allá de Neptuno, estarían en órbitas relativamente circulares, sin mucha inclinación respecto al plano de los planetas. 

En cambio, se ha descubierto que muchos KBO tienen órbitas significativamente elípticas e inclinadas. 

Por lo tanto, hasta cierto punto, la clasificación de los KBO aún refleja nuestra comprensión evolutiva de esta región distante del sistema solar. 

Existen dos grupos principales de objetos en el Cinturón de Kuiper clásico, denominados "fríos" y "calientes". 

Estos términos no se refieren a la temperatura, sino que describen las órbitas de los objetos, junto con el grado de influencia que la gravedad de Neptuno ha tenido sobre ellos. 

Todos los KBO clásicos tienen una distancia promedio similar al Sol, entre aproximadamente 40 y 50 UA. 

Los KBO clásicos fríos tienen órbitas relativamente circulares, poco inclinadas respecto al plano de los planetas; los KBO clásicos calientes tienen órbitas más elípticas e inclinadas (que los astrónomos denominan excéntricas e inclinadas, respectivamente). Esto significa que los KBO fríos pasan la mayor parte del tiempo aproximadamente a la misma distancia del Sol, mientras que los calientes se desplazan a lo largo de un rango mayor de distancias (es decir, en algunas partes de sus órbitas, están más cerca del Sol y en otras, más lejos). 

Las diferencias entre estos dos tipos de cuerpos en el Cinturón de Kuiper clásico están completamente relacionadas con Neptuno. Los KBO clásicos fríos tienen órbitas que nunca se acercan demasiado a Neptuno, por lo que se mantienen fríos e imperturbables por la gravedad del planeta gigante. 

Es probable que sus órbitas no se hayan movido mucho en miles de millones de años. En contraste, los KBO clásicos calientes han tenido interacciones con Neptuno en el pasado (es decir, con la gravedad del planeta gigante). Estas interacciones bombearon energía a sus órbitas, lo que las estiró en una forma elíptica y las inclinó ligeramente fuera del plano de los planetas. 

KBO resonantes 

Un número significativo de KBO se encuentran en órbitas que están estrechamente controladas por Neptuno. Orbitan en resonancia con el planeta gigante, lo que significa que sus órbitas están en un patrón estable y repetitivo con las de Neptuno. 

Estos KBO resonantes completan un número específico de órbitas en la misma cantidad de tiempo que Neptuno completa un número específico de órbitas (en otras palabras, una proporción). Hay varias de estas agrupaciones o resonancias: 1:1 (pronunciado "uno a uno"), 4:3, 3:2 y 2:1. Por ejemplo, Plutón está en una resonancia 3:2 con Neptuno, lo que significa que orbita el Sol dos veces por cada tres veces que Neptuno lo orbita. 

De hecho, hay suficientes objetos en órbitas con esta resonancia 3:2, junto con Plutón, para que los astrónomos les hayan dado su propia categoría entre los KBO resonantes: los plutinos. 

(Textos traducidos del inglés y adaptados para este blog. Varias páginas web de la NASA)

Para esta primera parte del Cinturón de Kuiper, he preparado las siguientes musiquillas:

- Kuiper Belt Song | Solar System Songs for Kids

- Los objetos en el Cinturón de Kuiper

¡Hay que volverse un poco niño para introducirnos en este mundillo desde la vertiente musical!

¡Hasta el jueves que viene, amigos!