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Mar 04 2013

Quaoar y su luna Weywot

[Artículo cedido por Astrofísica y Física]
Quaoar fue descubierto en 2002 por Chad Trujillo y Mike Brown. Es uno de los objetos del cinturón de Kuiper de mayor tamaño, estimándose en el 2004 que su diámetro era de algo más de 1.200 kilómetros, lo que lo hacía similar a Caronte. Sin embargo,nuevas mediciones realizadas por el Spitzer dotan a Quaoar con tan sólo 900 kilómetros de diámetro, es decir, que poseería un tamaño menor al de Ceres.
Para calcular la masa de Quaoar, Brown sólo tenía que averiguar la órbita de su satélite llamado Weywot, ya que sus características orbitales tienen una relación muy directa con la masa del planeta enano. Para calcular estos parámetros, se han empleado un conjunto de siete observaciones realizadas con el telescopio espacial Hubble.
Este estudio tiene una elevada dificultad a causa de la lejanía de Quaoar y de la débil luz de Weywot (5 magnitudes más débil que el planeta enano). Esta relación de magnitudes, en un principio puede ser muy significativa, porque si los dos objetos están compuestos del mismo material, entonces Weywot tendría alrededor de 1/12 veces el diámetro de Quaoar, y poseería  1/2000 veces su masa.
En sus siete series de observaciones, Brown se las arregló para encontrar a Weywot cinco veces. En las otras dos ocasiones, probablemente la luna se encontraba demasiado cerca de Quaoar, por lo que la cámara no pudo resolver a los dos objetos independientemente. En cada una de estas observaciones se tomaron varias fotografías,pero en el transcuso de cada una de estas series no se pudo percibir un movimiento de Weywot desde la primera hasta la última imagen. Por ello,para describir la órbita de la luna necesitaron analizar las siete sesiones para percibir su moviminto con respecto al fondo de estrellas y así describir la órbita que mejor se ajustaba a estos datos.
 Brown obtuvo una órbita elíptica de Weywot con un período orbital de 12,4 días, y un semieje mayor de 14.500 kilómetros. Con ayuda de las ecuaciones de Kepler y de Newton, podemos entonces determinar la masa total del sistema Quaoar-Weywot, obteniendo 1,6 ± 0,3 × 1021 kg, que es aproximadamente el 12% de la masa de Eris, el objeto más grande del cinturón de Kuiper. Poseer el 12% de la masa de Eris puede parecer insignificante, pero en realidad es una cuestión de perspectiva (Marte tiene menos del 11% de la masa de la Tierra.).Y como Weywot representa el 1 / 2000 de la masa del sistema, prácticamnte se podría decir que toda la masa del conjunto está centrada en Quaoar.
Ahora pasemos a calcular la densidad de Quaoar,  ya que este dato nos puede decir mucho sobre la composición del planeta enano. Para calcularla, necesitamos relacionar el volumen de Quaoar con su diámetro. Pero como se ha indicado antes, esta medida ha sufrido variaciones en los últimos años. Para abordar este problema parecería lógico calcular el diámetro de Quaoar a partir de los píxeles que su imagen pueda llegar a ocupar en la fotografías del Hubble. Pero esto no es tan sencillo. Para empezar hay que hacer suposiciones acerca de cómo el disco de Quaoar parece más oscuro cuando se mira más cerca de su limbo. La estimación original, de 1.200 kilómetros, se basó en la conducta asumida de una superficie lambertiana, en donde el brillo de la superficie no depende del punto de vista del observador. (Una superficie lambertiana no tiene reflejo especular).
Pero el trabajo posterior sobre Quaoar ha demostrado que no es lambertiana, de hecho, se puede argumentar que su superficie es muy similar a las de las lunas heladas de Urano y Neptuno. Estos objetos tienen albedos altos, mareas mensurables, y sobre todo, se oscurecen con menos rapidez hacia sus extremos que las superficies lambertianas. Esto significa que la estimación del primer diámetro era probablemente un 40% superior al dato verdadero. Con el supuesto de que la superficie de Quaoar se parece a las de los satélites de Urano, Brown calculó un diámetro que está más acorde con las mediciones de Spitzer: 890 ± 70 kilómetros. Esto es un poco más pequeño que Ceres, y alrededor de 3 / 4 del diámetro de las lunas heladas de Urano, Ariel y Umbriel.
Y una vez obtenido el diámetro,medimos la densidad, que resulta ser de 4,2 ±1,3 g/cm3. Es decir, la densidad puede variar entre los valores 2,9 y 5,5 gramos por centímetro cúbico. Este dato llama la atención de los científicos. Se supone que estos mundos del Sistema Solar exterior son de hielo, y que la mayoría de los objetos del cinturón de Kuiper tienen una densidad que no difiere demasiado de la del agua: 1 gramo por centímetro cúbico. El objeto transneptuniano más denso hasta ahora era Haumea con una densidad de 2,6 gramos por centímetro cúbico, lo que le otorgaría un cuerpo sólido de roca con algo de hielo. Pero la densidad calculada para Quaoar, excluye la posibilidad de que contengan una cantidad significativa de hielo,estando constituido en su mayoría por roca.
Pero Quaoar tiene que tener un poco de hielo, porque se puede ver en los datos espectrales de su superficie. Sin embargo, su densidad lo convierte en un objeto más similar a los asteroides que a los otros objetos del cinturón de Kuiper.
¿Cómo puede ser esto? Brown argumenta que si la dinámica planetaria podría poner los objetos del cinturón de Kuiper en el cinturón de asteroides, tal vez también podría haber arrojado a un asteroide a una órbita estable del cinturón de Kuiper. O tal vez algún antiguo impacto logró que todos los componente de hielo de Quaoar salieran eyectados por la explosión.
Aún quedan detalles por descubrir en el sistema Quaoar-Weywot. Sin embargo, cada pregunta contestada genera más preguntas y a veces, convierte a las cosas que pensamos que se entienden en un nuevo rompecabezas: ¿Cómo diablos llegó una roca gigante hasta el Cinturón de Kuiper? La ciencia es una máquina de movimiento perpetuo. Siempre habrá más preguntas para contestar.
Más información en el enlace.[Artículo cedido por Astrofísica y Física]

 

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