¿Planetas y Plutón? ¿Neptuno?

Question

Si una de las reglas para ser un planeta es que necesita despejar TODOS los objetos de su órbita, ¿hace esto también que Neptuno no sea un planeta? Ya que hasta el momento no ha logrado sacar a Plutón de su órbita. ¿O esta regla no se aplica realmente a los planetas y deberíamos dar la bienvenida a Plutón y a algunos otros planetas enanos a nuestra familia de planetas?

Answer 1

Si una de las reglas para ser un planeta es que necesita despejar TODOS los objetos de su órbita, ¿esto también hace que Neptuno no sea un planeta?

Se trata de un error algo común en el significado del término "limpiar el barrio". Ninguno de los planetas podría llamarse "planetas" si despejar TODOS los objetos de la vecindad de la órbita fuera lo que significa ese término. En cambio, ese término adquiere un significado algo más difuso (pero todavía muy nítido): ¿ha despejado un cuerpo la mayor parte de la basura de su órbita y, si no lo ha hecho, puede hacerlo antes de que el Sol se queme? Si es así, es un planeta. Si no, no es un planeta.

La relación entre el cuadrado de la masa de un objeto y su período orbital resulta ser clave para determinar la capacidad del objeto de despejar razonablemente su órbita de la mayor parte de otras cosas que orbitan cerca. Un gráfico logarítmico de la masa frente al periodo (o semieje mayor) muestra una enorme diferencia entre los planetas y los planetas enanos en este sentido. La siguiente figura, tomada de http://mel.ess.ucla.edu/jlm/epo/planet/planet.html , muestra esta enorme brecha.

La línea discontinua en medio de la enorme brecha entre Mercurio y Marte frente a Ceres, Plutón y Eris representa los objetos que podrían "despejar su vecindad" en un tiempo de Hubble, es decir, 13.800 millones de años. Mercurio y Marte se encuentran 1,5 órdenes de magnitud por encima de esta línea. Los planetas "despejaron la vecindad" hace mucho tiempo. Ceres, Plutón y Eris, en cambio, se sitúan un orden de magnitud por debajo de esa línea de tiempo del Hubble. El Sol se convertirá en una gigante roja y luego se desvanecerá hacia la nada y los planetas enanos aún no habrán despejado la vecindad de sus órbitas.

_{(fuente: <a href="http://mel.ess.ucla.edu/jlm/epo/planet/scattering_parameter.jpg" rel="noreferrer">ucla.edu </a>)}

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La comunidad astronómica se enfrentó a dos crisis con respecto a lo que constituye un "planeta", primero a mediados del siglo XIX, y más recientemente a principios del siglo XXI. La primera crisis afectó a los asteroides. La segunda tuvo que ver con los objetos transneptunianos. Ambas crisis desafiaron a los astrónomos a cuestionar lo que era un "planeta".

1 Ceres, 2 Pallas, 3 Juno y 4 Vesta fueron descubiertos en rápida sucesión durante la primera década del siglo XIX. En la época de estos descubrimientos no existía ninguna organización astronómica internacional; la Unión Astronómica Internacional no se formaría hasta dentro de un siglo. En su lugar, la designación de lo que constituía un "planeta" recayó en los principales almanaques astronómicos, como el Berliner Astronomisches Jahrbuch (BAJ). Los descubrimientos de principios del siglo XIX fueron tratados como "planetas" recién descubiertos. Esta situación permaneció invariable durante unos 40 años.

Esto cambió en 1845 con el descubrimiento de 5 Astraea. Durante la década de 1850, la lista de objetos que orbitan alrededor del Sol aumentó a 50, y durante la década de 1860, la lista aumentó a más de 100. La respuesta de la BAJ y otros fue degradar a Ceres, Pallas, Juno y Vesta del estatus de planetas a un estatus menor, ya sea planeta menor o asteroide. Los astrónomos no tenían un concepto claro de lo que constituía un planeta, aparte de que debían ser de alguna manera grandes. Ceres, el mayor de todos, no es muy grande. El resultado final de todos estos descubrimientos a partir de 1845 fue que los cuatro primeros asteroides descubiertos fueron degradados del estatus de planeta.

La segunda crisis comenzó en 1992 con el descubrimiento de (15760) 1992 QB ₁ . En 2006, el número de objetos transneptunianos había crecido considerablemente. ¿Eran estas cosas "planetas", o algo más? Algunos astrónomos, especialmente Alan Stern, querían que el término "planeta" fuera extremadamente inclusivo. La mayoría de los astrónomos se opusieron a esta idea.

Paradójicamente, fue el propio Alan Stern, junto con Harold Levison, quien proporcionó el criterio clave de "despejar la vecindad" que se encuentra en el corazón de lo que la IAU considera que constituye un "planeta". Su artículo, Stern y Levison, "Regarding the criteria for planethood and proposed planetary classification schemes," Lo más destacado de la astronomía 12 (2002): 205-213 sugirió dividir el término "planeta" en dos categorías, los "überplanetas" (Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) y los "unterplanetas" (Plutón+Carón, Eris, Ceres, Sedna y otros muchos).

Stern está siendo bastante hipócrita cuando argumenta que no hay un límite claro entre "planetas" y "planetas enanos". La frontera es enorme, y Stern lo sabe. La figura anterior muestra lo grande que es la diferencia entre los planetas y los objetos menores. Si se eleva al cuadrado la masa, se duplica el abismo de 2½ órdenes de magnitud representado en la figura anterior para formar una brecha de cinco órdenes de magnitud. Esta diferencia de cinco órdenes de magnitud entre los "überplanetas" y los "unterplanetas" figura predominantemente en el artículo de Stern y Levison.

La única diferencia entre la propuesta de Stern y Levison y la resolución de la UAI votada es que mientras Stern y Levison querían designar cientos (y quizás miles) de objetos como "planetas" (ocho "überplanetas" y un montón de "unterplanetas"), la UAI optó por dividir esos objetos orbitales en las categorías mutuamente excluyentes de "planetas" y "planetas enanos". Esto es coherente con la forma en que los astrónomos abordaron esa primera crisis. Los planetas deben ser "grandes". Stern y Levison proporcionaron la munición necesaria para distinguir los grandes de los no tan grandes.

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Por último, una analogía quizás demasiado chismosa que hice en el chat. Cuando barres el suelo de la cocina, ¿lo dejas lo suficientemente limpio como para comer en él o sólo "lo suficientemente bien"? El concepto de "limpiar el vecindario", tal y como se recoge en el artículo de Stern y Levison, no significa que el suelo esté lo suficientemente limpio como para comer en él. Ni siquiera significa "suficientemente bueno". Se trata más bien de "¿es posible?

Supongamos que te encargan la limpieza del campo de fútbol del Coliseo de Los Ángeles y tu jefe te permite utilizar una máquina del tamaño de un zamboni para hacer la limpieza. Eso es Júpiter. Limpió su barrio en poco tiempo. Supongamos que, por otro lado, te encargan barrer todo el Coliseo de Los Ángeles tú solo, con gradas y todo, y la única herramienta que puedes utilizar es un pequeño cepillo de barbero. Nunca conseguirás hacer el trabajo. Así es Plutón. Nunca puede hacer el trabajo. Plutón no es un planeta.

Answer 2

Neptuno en realidad es la fuerza gravitacional dominante en la región del Cinturón de Kuiper en el que reside Plutón. De hecho, si se observa la imagen de abajo, el cinturón es siendo limpiado por Neptuno:

De hecho, existe una clase de objetos, convenientemente denominada plutinos que han sido capturados por Neptuno. Los modelos del sistema solar han demostrado que Neptuno se formó mucho más cerca del Sol de lo que está en la actualidad y, al desplazarse hacia el exterior, ha empujado estos plutinos hacia fuera.

El rasgo clave de los plutinos es que tienen un resonancia orbital con Neptuno . En este caso, la resonancia orbital es el efecto por el que dos objetos ejercen una fuerza gravitatoria periódica entre sí. En el caso de los plutinos, todos tienen una resonancia media de 2:3 (orbitan alrededor del Sol dos veces por cada tres órbitas de Neptuno); de hecho, Plutón fue el primer objeto en el que se observó esta resonancia. Esta resonancia se desarrolló porque Neptuno empujó los objetos plutinos hacia el exterior a medida que se alejaba del Sol (es decir, como cuerpo gravitatorio dominante, despejando el camino).

Answer 3

"Despejar una órbita" tiene un significado específico que puede no ser del todo intuitivo. "Despejar una órbita" no significa específicamente vaciar una órbita de todos los demás cuerpos. Significa que el planeta domina gravitatoriamente a otros cuerpos a aproximadamente la misma distancia del sol.

Ahora puedes preguntarte si Neptuno domina a Plutón o si Plutón domina a Neptuno. Eso parecería algo simétrico. Esto se puede juzgar por la cuadrado de su relación de masas, ya que la masa influye tanto en la atracción gravitatoria (a mayor masa mayor fuerza) como en la aceleración resultante (a menor masa mayor aceleración). Ahora bien, las masas de Plutón y Neptuno difieren en un factor de 10.000, por lo que la relación al cuadrado es de unos 100.000.000. Esto es inequívoco: la órbita de Plutón está definida por la de Neptuno y no al revés.