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PLUTÓN
En astronomía, (134340) Plutón es un planeta enano del sistema solar que forma parte de un sistema planetario doble con su satélite Caronte. En la Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional (UAI) celebrada en Praga el 24 de agosto de 2006 se creó una nueva categoría llamada plutoide, en la que se incluye a Plutón. Es también el prototipo de una categoría de objetos transneptunianos denominada plutinos. Posee una órbita excéntrica y altamente inclinada con respecto a la eclíptica, que recorre acercándose en su perihelio hasta el interior de la órbita de Neptuno. El sistema Plutón-Caronte posee dos satélites: Nix e Hidra. Estos son cuerpos celestes que comparten la misma categoría. Hasta el momento no ha sido visitado por ninguna sonda espacial, aunque se espera que la misión New Horizons de la NASA lo sobrevuele en 2015.
Fue descubierto el 18 de febrero de 1930 por el astrónomo estadounidense Clyde William Tombaugh (1906-1997) desde el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona, y considerado el noveno y más pequeño planeta del Sistema Solar por la Unión Astronómica Internacional y por la opinión pública desde entonces hasta 2006, aunque su pertenencia al grupo de planetas del Sistema Solar fue siempre objeto de controversia entre los astrónomos. Tras un intenso debate, la UAI decidió el 24 de agosto de 2006, por unanimidad, reclasificar Plutón como planeta enano, requiriendo que un planeta debe "despejar el entorno de su órbita". Se propuso su clasificación como planeta en el borrador de resolución, pero desapareció de la resolución final, aprobada por la Asamblea General de la UAI. Desde el 7 de septiembre de 2006 tiene el número 134340, otorgado por el Minor Planet Center.
Su gran distancia al Sol y a la Tierra, unida a su reducido tamaño, impide que brille por debajo de la magnitud 13,8 en sus mejores momentos (perihelio orbital y oposición), por lo cual sólo puede ser apreciado con telescopios a partir de los 200 mm de abertura, fotográficamente o con cámara CCD. Incluso en sus mejores momentos aparece como astro puntual de aspecto estelar, amarillento, sin rasgos distintivos (diámetro aparente inferior a 0,1 segundos de arco).
El sistema Plutón - Caronte
DATOS BÁSICOS
Comparación de Plutón y Caronte con la Tierra y la Luna
ÓRBITA Y ROTACIÓN
La órbita de Plutón es diferente de las de los planetas. Los planetas orbitan alrededor del Sol cerca de un plano de referencia llamado eclíptica y tienen órbitas casi circulares. En contraste, la órbita de Plutón está muy inclinada con respecto a la eclíptica (más de 17 °) y es muy excéntrica (elíptica). Esta excentricidad conduce a Plutón durante una pequeña parte de su órbita más cerca del Sol que Neptuno. Plutón fue interior a la última órbita de Neptuno entre el 7 de febrero de 1979 y el 11 de febrero de 1999. Los cálculos detallados indican que la circunstancia anterior duró tan sólo catorce años, a partir del 11 de julio de 1735 hasta el 15 de septiembre de 1749, mientras que entre el 30 de abril de 1483 y el 23 de julio de 1503, había durado 20 años.
Órbita de Plutón y vista de la eclíptica. Esta "vista lateral" de la órbita de Plutón (en rojo) muestra su gran inclinación respecto a la órbita de Neptuno (en azul). La eclíptica es horizontal.
Si bien este patrón de repetición puede sugerir una estructura regular, la órbita de Plutón es, a largo plazo, caótica. Mientras que las simulaciones por ordenador se pueden utilizar para predecir la posición en varios millones de años hacia adelante y hacia atrás en el tiempo, después de intervalos más largos que el Tiempo de Lyapunov (de 10-20 millones de años), es imposible determinar exactamente dónde está Plutón, porque su posición se vuelve muy sensible a los detalles inmensurablemente pequeños del estado actual del Sistema Solar. Por ejemplo, en un momento determinado en muchos millones de años, Plutón puede estar en afelio o perihelio (o en cualquier lugar intermedio), y no hay forma de predecir cuál. Esto no significa que la órbita de Plutón sea inestable, sólo que su posición a lo largo de la órbita es imposible determinar en el futuro. Varias resonancias y otros efectos dinámicos mantienen la órbita de Plutón estable, asegurándolo contra una colisión planetaria y la dispersión.
RELACIÓN CON NEPTUNO
Órbita de Plutón en vista polar. En esta "visión desde arriba" se muestra cómo la órbita de Plutón (en rojo) es menos circular que la de Neptuno (en azul), y cómo, a veces, Plutón está más cercano al Sol que Neptuno.
A pesar de que la órbita de Plutón parece cruzar la de Neptuno cuando se ve directamente desde arriba, las órbitas de los dos objetos están alineadas de manera que nunca pueden chocar, ni incluso pasar cerca. Varios factores contribuyen a ello. Al nivel más simple, se pueden examinar las dos órbitas y ver que no se cruzan. Cuando Plutón está más cercano al Sol, y por lo tanto, más cercano a la órbita de Neptuno cuando se ve desde arriba, es también cuando está más lejano por encima de la eclíptica. Esto significa que la órbita de Plutón pasa a unos 8 AU por encima de la de Neptuno, impidiendo una colisión. Los nodos ascendente y descendente de Plutón, puntos en que su órbita cruza la eclíptica, están actualmente separados de Neptuno más de 21 °.
Este diagrama muestra las posiciones relativas de Plutón (rojo) y Neptuno (azul) en las fechas seleccionadas. El tamaño de Neptuno y Plutón se representa como inversamente proporcional a la distancia entre ellos para destacar la aproximación más cercana en 1896.
Sin embargo, esto solo no es suficiente para proteger a Plutón; perturbaciones de los planetas (especialmente de Neptuno) podrían alterar aspectos de la órbita de Plutón, como su precesión orbital, a lo largo de millones de años, por lo que un choque podría ser posible. Algún otro mecanismo o mecanismos deben actuar, por tanto. El más importante de ellos es que Plutón se encuentra en resonancia 3:2 con Neptuno: por cada tres órbitas de Neptuno alrededor del Sol, Plutón hace dos. Ambos objetos luego vuelven a su posición inicial y se repite el ciclo, que dura unos 500 años. La separación mínima entre Plutón y Neptuno es de más de 17 UA. Plutón se aproxima más a Urano (11 UA) de lo que lo hace a Neptuno. La resonancia 3:2 entre los dos objetos es muy estable, y se conserva desde hace millones de años. Esto evita que las órbitas de uno respecto al otro cambien. Incluso si la órbita de Plutón no fuera muy inclinada los dos cuerpos nunca podrían entrar en colisión.
ROTACIÓN El período de rotación de Plutón, su día, es igual a 6,39 días de la Tierra. Como Urano, Plutón rota sobre su lado, en su plano orbital, con una inclinación axial de 120 °, por lo que su variación estacional es extrema. En su solsticio, el hemisferio norte está a la luz del día permanentemente, mientras que el hemisferio sur está en oscuridad permanente.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Recreación artística de Plutón
La distancia de Plutón a la Tierra hace difícil una investigación en profundidad. Muchos detalles sobre Plutón no se conocerán hasta 2015, cuando se espera que llegue allí la nave espacial New Horizons.
APARIENCIA Y SUPERFICIE
Mapa del Hubble de la superficie de Plutón, mostrando grandes variaciones en el color y el albedo
La Magnitud Aparente de Plutón tiene un promedio de 15,1, aumentando a 13,65 en el perihelio. Para verlo es necesario un telescopio con alrededor de 30 cm (12 pulgadas) de apertura deseable. Se ve como una estrella sin disco visible incluso en los grandes telescopios, porque su diámetro angular es sólo de 0,11 ". La distancia, y los límites actuales de la tecnología de los telescopios, hacen imposible la fotografía directa de detalles de la superficie de Plutón. Los primeros mapas de Plutón, realizados en la década de 1980, se crearon como mapas de brillo de las observaciones de los eclipses de su mayor luna, Caronte. Se realizaron observaciones de la variación de luminosidad media total del sistema Plutón-Caronte durante los eclipses. El tratamiento informático de muchas de estas observaciones se puede utilizar para crear un mapa de brillo. Este método también puede rastrear los cambios en el brillo con el tiempo. Los mapas actuales se han realizado a partir de imágenes del Telescopio Espacial Hubble, que ofrece la más alta resolución actualmente disponible, y muestran mucho más detalle, apreciándose variaciones de varios cientos de kilómetros de diámetro, incluidas las regiones polares y las grandes manchas brillantes. Los mapas son realizados con tratamiento informático complejo que encuentra el mejor ajuste previsto para los mapas de pixeles. Como las dos cámaras del Hubble utilizadas para estos mapas ya no están en servicio, éstos seguirán siendo los mapas más detallados hasta el sobrevuelo de Plutón en 2015, por la New Horizons.
Mapas de Plutón generados por los equipos avanzados del Telescopio Espacial Hubble. Se desconoce si las diferencias de brillo son montañas, cráteres o casquetes polares.
Estos mapas, junto con la curva de luz de Plutón y las variaciones periódicas en su espectro infrarrojo, revelan que la superficie de Plutón es muy variada, con grandes cambios en el brillo y el color. Plutón es uno de los objetos con más contraste del Sistema Solar. El color varía entre el negro carbón, el naranja, y el blanco. La superficie de Plutón ha cambiado entre 1994 y 2002-3: la visión de la región polar norte ha mejorado y el hemisferio sur permanece a oscuras. El enrojecimiento general de Plutón también ha aumentado considerablemente entre 2000 y 2002. Estos rápidos cambios están probablemente relacionados con la variación estacional, que se espera que sea compleja, debido a la extrema inclinación del eje de Plutón y a su alta excentricidad orbital. El análisis espectroscópico de la superficie de Plutón muestra que se compone en más del 98 por ciento de hielo de nitrógeno, con trazas de metano y monóxido de carbono. La cara de Plutón orientada hacia Caronte contiene más hielo de metano, mientras que la cara opuesta contiene más hielo de nitrógeno y monóxido de carbono.
ESTRUCTURA
Estructura teórica de Plutón
Observaciones del Telescopio Espacial Hubble calculan la densidad de Plutón entre 1,8 y 2,1 g / cm ³, lo que sugiere su estructura interna se compone de aproximadamente un 50-70 por ciento de roca y un 30-50 por ciento de hielo. Debido a la desintegración de los minerales radiactivos se genera el calor suficiente para que los hielos se separen de la roca, por lo que los científicos esperan que la estructura interna de Plutón sea diferenciada, con el material rocoso instalada en un denso núcleo rodeado por un manto de hielo. El diámetro del núcleo debería ser de alrededor de 1.700 km, el 70% del diámetro de Plutón. Es posible que ese tipo de calefacción continúe hoy en día, creando una capa bajo la superficie de agua líquida con espesores entre 100 y 180 km de espesor en el límite núcleo-manto.
Composición del interior de Plutón
MASA Y TAMAÑO
El volumen de Plutón es aproximadamente el 0,66% del de la Tierra
La masa de Plutón es de 1,31 × 1022 kg, menos de un 0,24 por ciento de la de la Tierra, mientras que su diámetro es de aproximadamente 2.390 kilómetros, o aproximadamente el 70% del de la Luna. El descubrimiento del satélite de Plutón, Caronte, en 1978 permitió la determinación de la masa del sistema Plutón-Caronte por la aplicación de la formulación de Newton de la tercera ley de Kepler. Una vez que el efecto gravitacional de Caronte fue medido, la verdadera masa de Plutón pudo ser determinada. Las observaciones de Plutón en la ocultación de Caronte permitieron a los científicos establecer el diámetro de Plutón, mientras que la invención de la óptica adaptativa les permitió determinar su forma precisa. Entre los objetos del Sistema Solar, Plutón es más pequeño y mucho menos masivo que los planetas terrestres. Plutón es más del doble del diámetro y una docena de veces la masa del planeta enano Ceres, el objeto más grande del cinturón de asteroides. Sin embargo, es más pequeño que el planeta enano Eris, un objeto transneptuniano descubierto en 2005.
ATMÓSFERA
Concepción artística de Caronte visto a través de la tenue atmósfera de Plutón
La atmósfera de Plutón fue descubierta en 1985, y desde entonces se han determinado muchos detalles, aunque la mayoría ellos siguen sin confirmarse hasta que un estudio más detallado sea posible. Los estudios actuales demuestran que la atmósfera de Plutón está compuesta en su mayoría de nitrógeno, con algunas trazas de metano, monóxido de carbono, y etano. La presión atmosférica de la superficie de Plutón es de aproximadamente 0,015 milibar (mbar). Un estudio realizado en 2009 estima que la presión está en el rango de 6,5-24 μbar. La temperatura en la atmósfera superior de Plutón es de unos 50 grados más caliente (103 K o -170 ° C) que en la superficie (53 K o -220 ° C) mientras que en la atmósfera baja de Plutón es de 40 grados más caliente. La atmósfera alta de Plutón está compuesta principalmente por nitrógeno, con rastros de metano y monóxido de carbono derivado de los hielos de su superficie, mientras que la atmósfera baja es rica en metano. A medida que Plutón se aleja del Sol, poco a poco su atmósfera se congela y cae al suelo como arena seca. A medida se acerca al Sol, la temperatura aumenta en la superficie sólida de Plutón, causando la sublimación del gas. Esto crea un efecto anti-invernadero, muy similar al sudor que refresca el cuerpo, ya que se evapora de la superficie como de la piel, y esta sublimación tiene un efecto de enfriamiento en la superficie de Plutón. Mediante el Submillimeter Array se ha descubierto recientemente que la temperatura de Plutón es de alrededor de 43 K (-230 ° C), 10 K más frío de lo esperado.
ORIGEN DE PLUTÓN
El origen de Plutón ha desconcertado a los astrónomos desde hace mucho tiempo. Una primera hipótesis fue que Plutón era una luna escapada de Neptuno, eliminada de la órbita de su luna actual más grande, Triton. Esta hipótesis fue fuertemente criticada ya que Plutón nunca se aproxima en su órbita a Neptuno. El verdadero lugar de Plutón en el Sistema Solar empezó a darse a conocer en 1992, cuando los astrónomos encontraron una población de pequeños objetos helados más allá de Neptuno que eran similares a Plutón no solamente en órbita, sino también en tamaño y composición. Esta trans-población de Neptuno se cree que es la fuente de muchos cometas de período corto. Los astrónomos creen que Plutón es el miembro más grande del cinturón de Kuiper, un anillo estable de objetos situados entre 30 y 50 UA del sol. A pesar de que Plutón es el mayor de los objetos del Cinturón de Kuiper descubierto hasta el momento, la luna de Neptuno, Triton, que es ligeramente más grande que Plutón, es similar a él tanto geológica como atmosféricamente, y se cree que es un objeto capturado del cinturón de Kuiper. Eris también es más grande que Plutón, pero no es estrictamente considerado un miembro de la población del cinturón de Kuiper, sino más bien un miembro de una población ligada al llamado disco disperso. Un gran número de objetos del Cinturón de Kuiper, como Plutón, poseen una resonancia 3:2 con la órbita de Neptuno. Los objetos trans-neptunianos con esta resonancia orbital se llama "plutinos", derivado de Plutón. Al igual que otros miembros del Cinturón de Kuiper, Plutón se considera un residuo planetesimal, un componente de los originales discos protoplanetarios alrededor del Sol que no fueron llamados a unirse en un planeta de pleno derecho. La mayoría de los astrónomos están de acuerdo en que Plutón debe su posición actual a una migración repentina sufrida por Neptuno a principios de la formación del Sistema Solar. Como Neptuno migró hacia el exterior, se acercó a los objetos del proto-cinturón de Kuiper, estableciéndose uno en órbita a su alrededor, su luna Tritón, bloqueando a otros y golpeando a otros más en órbitas caóticas. Los objetos en el disco disperso, se cree que es una región dinámica inestable más allá del cinturón de Kuiper, que han sido colocados en sus posiciones actuales por las interacciones con resonancias tras la migración de Neptuno. En 2004, un modelo de computadora de Alessandro Morbidelli en el Observatoire de la Côte d'Azur, sugiere que la migración de Neptuno en el cinturón de Kuiper puede haber sido disparada por la formación de una resonancia 1:2 entre Júpiter y Saturno, que creó un impulso gravitacional que impulsó a Urano y Neptuno en órbitas más altas y les hizo cambiar de lugares, en última instancia duplicando la distancia de Neptuno al Sol. Es posible que Plutón tuviera una órbita casi circular alrededor de 33 UA del Sol, antes de la migración de Neptuno. El modelo de Niza exige que hubiera cerca de un millar de cuerpos del tamaño de Plutón en el disco planetesimal original, que pueden haber dado lugar a Tritón y Eris.
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