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Abr 09 2014

¿Dónde acaba el polvo emitido por los pequeños satélites de Plutón?

[Este artículo participa en la edición 51 del Carnaval de la Física, alojado en esta ocasión por el blog ::ZTFNews]

Simon Porter y William Grundy, del Observatorio Lowell han presentado para publicar en Icarus un estudio muy interesante sobre Plutón y sus satélites. Parten de una premisa: Plutón y Caronte, al orbitar alrededor de un centro de gravedad situado a 890 kilómetros sobre la superficie del planeta enano, es considerado como un sistema planetario binario (aunque Plutón, tal y como decidió la IAU en 2006, es únicamente un planeta enano). Aparte de Caronte, Plutón tiene otros cuatro pequeños satélites: Kerberos, Hydra, Nix y Styx. El estudio se centra en modelar el comportamiento del polvo emitido en los impactos ocurridos en estos cuatro pequeños mundos en relación a Plutón y Caronte.
La velocidad de escape en estos pequeños mundos es muy baja, sobre los 30 metros por segundo (por ejemplo, en nuestro planeta es de 11.000 metros por segundo), por lo que tras un impacto, los restos desprendidos de la superficie es fácil que escapen al espacio. Para su estudio ha realizado una simulación teniendo en cuenta diversos factores como las trayectorias el polvo expulsado, la presión de la radiación solar, la gravedad del sistema o la propia atmósfera de Plutón.

Los resultados indican que aquellas partículas que son emitidas tras la colisión a velocidades superiores a los 400 metros por segundo generalmente abandonan el sistema. Entre los 40 y los 400 metros por segundo emprenderían un viaje hacia Plutón o Caronte. Aquellas que son emitidas a menos de 40 metros por segundo se precipitarían en su mayoría sobre la superficie del pequeño satélite. Tras los cálculos, por ejemplo, se estima que el 13% de las partículas emitidas desde Nix o Hydra acabarían en Plutón o en Caronte. Como consecuencia de un proceso de este tipo, al cabo de 3.500 millones de años, este flujo de partículas crearía en Plutón una capa de 1 centímetro, o en Caronte de 3 centímetros.

También otro interesante resultado de la simulación se centra en el destino de aquellas partículas emitidas a baja velocidad y que llegan a Plutón. En este caso tenderían a concentrarse en la zona ecuatorial, lo cual, en base a las observaciones realizadas del planeta enano, coincidiría con las zonas de menor albedo.

Plutón además de estar clasificado como planeta enano, también es un TNO. Descubierto en 1930 por el norteamericano Clyde Tombaugh , fue clasificado como planeta hasta 2006, año en el que ante el aumento de cuerpos descubiertos (sobre todo de Eris), la IAU (International Astronomical Union) creo una nueva clasificación de los cuerpos, y Plutón fue reclasificado como planeta enano.

Se trata de una cuerpo de 2.306 kilómetros de diámetro y cuya composición primaria es hielo y roca, muy similar a otros cuerpos en la misma región (Cinturón de Kuiper). Tiene una sexta parte de la masa de la Luna y la tercera parte de su volumen. Su densidad ronda los 2 gramos por centímetro cúbico. Dicha densidad indica una composición interna de 50% a 70% de roca, y 30% a 50% de hielo. Actualmente se cree que estarían ambos materiales diferenciados en un núcleo rocoso y un manto de hielo. Su albero varía entre 0,50 y 0,66 (debido a la excentricidad orbital). La temperatura, medida mediante técnicas de radioastronomía, podría rondar los -230 grados centígrados.

La atmósfera podría ser únicamente una fina capa, compuesta principalmente de un 98% de nitrógeno en forma de hielo, y trazas de monóxido de carbono y metano. Curiosamente, la mayor concentración de metano se encuentra en la región que apunta a su satélite Caronte. Según observaciones realizadas por el telescopio espacial Hubble, muestra variaciones atmosféricas debidas a fenómenos de condensación y sublimación por variaciones estacionales (causadas por la gran excentricidad orbital y una gran inclinación del eje de rotación). La existencia de la atmósfera de Plutón fue descubierta en 1988, mediante la observación de ocultaciones de estrellas por Plutón.

A nivel orbital, esta es muy excéntrica. Tanto que varía entre 30 y 49 UA (en ocasiones está más cerca del Sol que Neptuno). Tarda en completarla 248 años. También posee una inclinación respecto a la eclíptica muy elevada: 17 grados. Otra característica orbital muy importante es su relación con la de Neptuno. Aunque por su excentricidad, en ocasiones está más cerca del Sol que Neptuno, ambos cuerpos no colisionarán. Pero el rasgo principal es que se encuentra en resonancia orbital con dicho planeta, a razón de 3:2. De este modo, cada tres órbitas de Neptuno, Plutón realiza dos. En la región del cinturón de Kuiper, no es el único cuerpo que presenta dicha resonancia. Dado que es el mayor de aquellos que la presentan, dichos cuerpos se llaman plutinos.

Plutón tiene 5 satélites conocidos. El principal es Caronte, En 2005 se descubrieron Nix e Hydra. Posteriormente en 2011 y 2012, fueron descubiertos los otros dos conocidos actualmente.

De momento las observaciones más detalladas de este cuerpo proceden de las imágenes tomadas por el telescopio espacial Hubble. En 2015 está previsto que la misión New Horizons lo visite y aporte datos de gran valor sobre Plutón. Su observación con telescopios amateur es muy complicada, debido a su baja magnitud aparente (cerca de la +14). Para observaciones visuales, requiere mínimo un telescopio de 200 mm y cielos extremadamente transparentes. Con las modernas CCDs, la tarea es más sencilla. Sin embargo, no es posible observar un disco aparente, debido a que su tamaño angular es extremadamente pequeño: 0,11″.

Por su parte, Caronte fue descubierto el 22 de Junio de 1978 por J. Christy. Las imágenes que permitieron su descubrimiento mostraban una especie de Plutón abombado. No fue hasta la década de los 90 cuando se observaron sus discos separados. Su denominación original fue S/1978P1 y su nombre actual procede se la mitología griega, y era el barquero que llevaba las almas al reino de Hades.

Su órbita síncrona de muy poca excentricidad, hace que siempre muestre la misma cara a Plutón. Pero no solamente Plutón ve la misma cara siempre de Caronte: desde Caronte también se ve siempre la misma cara de Plutón. El radio orbital medio es de tan solo 19.570 kilómetros y completa una órbita en 6,38 días.

Este satélite, de 1.207 kilómetros de diámetro, posee una superficie cubierta de hielos de metano y nitrógeno. Su superficie, que tiene un albedo de 0,36, tiene una temperatura de 53K. En cuanto a su estructura interna, no hay ninguna teoría definitiva. Por un lado hay una teoría que propone una estructura interna diferenciada, presentando un núcleo rocoso y un manto de hielo, pero según otra, el satélite tendría una estructura homogenea.

Sobre el origen de este satélite no hay ninguna teoría firme, y habrá que esperar a la llegada de la misión New Horizons. Sin embargo, se cree que pudo colisionar con Plutón, y pasar a quedar orbitando el planeta (hay incluso teorías que sugieren que dicha colisión fue similar a la que se propone para el sistema Tierra-Luna).

La comprobación de la validez del modelo sea quizás para el próximo año, cuando la misión New Horizons llegue al planeta enana. Para más información se puede leer el artículo “Pluto’s Dusty Neighborhood” publicado en Astrobites.

[Este artículo participa en la edición 51 del Carnaval de la Física, alojado en esta ocasión por el blog ::ZTFNews]

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