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Jun 16 2014

¿Qué es un TNO?

[Este artículo participa en la edición LIII del Carnaval de la Física que se celebra en este mismo blog]

Un TNO es un objeto Trans-Neptuniano (Trans-Neptunian Object). Por este se entiende, cualquier objeto del Sistema Solar cuya órbita esté situada a una distancia media superior a la de Neptuno. El más popular y primero en ser descubierto, es Plutón. Plutón inicialmente fue considerado planeta y posteriormente, reclasificado en 2006 por la IAU como planeta enano. De él, hablaremos más adelante.
Desde el descubrimiento de Plutón en 1930, no se descubrió ningún cuerpo más hasta 1992 (a excepción de Caronte, principal satélite de Plutón). Este año se descubrió el cuerpo llamado 1992 QB1. En l actualidad se conoce la existencia de unos 2000, con tamaños entre 50 y más de 2.000 kilómetros. De todos ellos, los más conocidos son (además de Plutón) Eris, Makemake, Haumea (también conocido como Ataecina, nombre asignado por el equipo descubridor) y Sedna.

Esta región de nuestro Sistema Solar, está dividida principalmente en tres regiones: el cinturón de Kuiper, el disco disperso y la nube de Oort. Dentro del cinturón de Kuiper, la distancia de los cuerpos varía de las 30 UA a las 55 UA. Los cuerpos dentro de esta región se clasifican en cuerpos en resonancia orbital con Neptuno (los que están en resonancia 1:2 se llaman twotinos, mientras que aquellos con resonancia 2:3 se denominan plutinos, ya que el cuerpo mayor con estas características es Plutón) y en cuerpos sin dicha resonancia (llamados cubewanos). En la región del disco disperso, más allá del cinturón de Kuiper, los cuerpos presentan órbitas irregulares.
En el gráfico de este post, se puede ver su distribución en las diferentes regiones. Es imposible hablar de todos, por lo que únicamente hablaremos de los más destacados.
Plutón

El TNO más popular es, sin duda alguna Plutón. Plutón está clasificado como planeta enano. 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, Caronte, fue descubierto en 1978. Dado el gran tamaño de Caronte en comparación con Plutón, en ocasiones hay estudios que lo proponen como un sistema binario (en concreto el baricentro orbital del sistema, está fuera de ambos cuerpos). Posteriormente en 2005 se descubrieron Nix e Hydra. Posteriormente en 2011 y 2012, fueron descubiertos otros dos. Para más información sobre los satélites de Plutón se pueden visitar la serie de artículos sobre otros satélites del Sistema Solar, publicados en este mismo blog.
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″.
Eris

Eris además de ser un TNOs, es también un planeta enano. Además, de los planetas enanos, es el de mayor masa (un 27% más de masa que Plutón) y el noveno cuerpo más masivo que orbita alrededor del Sol. Eris fue descubierto en Enero de 2005 por Mike Brown y su equipo. Su descubrimiento causo que en 2006 la IAU (International Astronomical Union) se reuniese para redefinir el concepto de planeta, cuya consecuencia más destacada fue el cambio de categoría de Plutón de planeta a planeta enano.

Tiene un diámetro estimado de 2326 kilómetros, ligeramente superior al de Plutón. Si bien, debido a los márgenes de error en las medidas, aún no se puede confirmar que así sea. La masa de Eris se pudo estimar gracias al descubrimiento de un satélite llamado Dysmonia. Se ha detectado presencia de metano helado, al igual que tiene Plutón y Tritón. Se estima que la temperatura en su superficie rondará los -240 grados centígrados. El índice de color de su superficie medido apunta a un tono grisáceo. Medidas de su albedo indican un valor muy alto: 0,96. Este valor solo es superado por el satélite de Saturno Encelado y posiblemente sea debido por la evaporación de depósitos de metano.
Eris pertenece a los cuerpos situados en el disco disperso, si bien hay teorías que apuntan a que originalmente estaba dentro del cinturón de Kuiper, siendo posteriormente desplazado debido a la interacción gravitatoria con Neptuno durante la formación del Sistema Solar. Su órbita es muy excéntrica llegando en el perihelio (el próximo está previsto en el año 2.256) a una distancia de 37,9 UA, aunque actualmente se encuentra a más de 96 UA del Sol. Su órbita, que completa en 557 años, tiene una elevada inclinación orbital.
La observación de este cuerpo requiere el uso de CCDs y telescopios de como mínimo 200 o 300 mm, daba su magnitud aparente actual: +18,7. Si bien, para los aficionados esta magnitud es débil, para medios profesionales es totalmente asequible. El tardar tanto en ser descubierto ha sido causado por su alta inclinación orbital, que lo aleja de la región de la eclíptica (justamente donde se suele observar cara a descubrir nuevos cuerpos del Sistema Solar).
Ataecina o Haumea

Este TNO, que también esta clasificado como planeta enano fue descubierto por un equipo español liderado por J.L. Ortiz y entre cuyos miembros se encontaba Pablo Santos, desde Sierra Nevada. El equipo español propuso Ataecina como nombre para este nuevo cuerpo. Sin embargo, por una injusta decisión de la IAU (International Astronomical Union), se decidió llamarle Haumea, nombre propuesto por el equipo de Mike Brown. Los que visitáis habitualmente este blog ya conoceréis mi determinación a que se conozca el que debería ser su nombre, Ataecina. Así pues, en este blog siempre se hace referencia tanto al nombre de Ataecina (el que debería ser) como al de Haumea (según decisión de la IAU).

En base al análisis de la curva de luz, se estima que la forma de Ataecina es la de un elipsoide, cuyo eje mayor es el doble que el menor. No hay datos con precisión suficiente para estimar su tamaño, pero algunas medidas apuntan a un tamaño de 2000x1500x1000 kilómetros, lo que le situaría con un tamaño cercano al de Plutón, al menos en su eje mayor. No obstante otras observaciones realizadas con los telescopios espaciales Herschel y Spitzer apuntan a no más de 1400 kilómetros. Será necesario esperar a observar la ocultación de alguna estrella por este cuerpo (con la medición de los tiempos de la ocultación desde diferentes puntos de la Tierra, permitiría levantar su silueta con los tamaños correctos). Pero no es su única característica destacable. Además tiene una muy alta densidad (superior a 2,6 gramos por centímetro cúbico), una rápida rotación sobre su propio eje (estimada en unas 3,9 horas), posee dos satélites (Hi’iaka y Namaka -ver posts sobre otros satélites del Sistema Solar-) y un alto albedo (0,71). Estas características parecen ser fruto de una gran colisión con otro cuerpo. También se cree que podría tratarse de un cuerpo rocoso, cuya superficie sería una delgada capa de hielo de agua. En 2009 se logró observar un área de tono rojizo oscuro en contraste con la intensidad clara del resto del cuerpo, pudiendo ser el resto de un impacto.
Su órbita posee una resonancia 7:12 con Neptuno y en el perihelio se acerca bastante a la órbita de Neptuno: 35 UA (actualmente está a unas 50 UA). Su periodo orbital es de 283 años con una inclinación orbital de 28 grados.
Para su observación, al igual que con Eris necesitaremos CCDs y aperturas mínimas de 200 a 300 mm, si bien es algo más brillante, con una magnitud aparente de +17,3.
Makemake

Al igual que Plutón, Eris y Haumea, Makemake (también conocido como 2005 FY9) es también un planeta enano. Se trata del cuerpo de mayor tamaño del Cinturón de Kuiper, con un 66% del tamaño de Plutón. Fue descubierto en Marzo de 2005 por el equipo de Mike Brown. Makemake pertenece al cinturón de Kuiper y se encuentra en resonancia 11:6 con Neptuno. Su masa es equivalente 0,0005 veces la terrestre y tiene una densidad media de 2 gramos por centímetro cúbico.

Según medidas realizadas con el telescopio espacial Spitzer, Makemake podría tener un diámetro entre 1360 y 1480 kilómetros. Su superficie, con un albedo superior a 0,78 y que presenta una tonalidad rojiza en el visible, está cubierta de metano (en forma de granos de tamaños cercanos a 1 centímetro), etano y nitrógeno helado (aunque en cantidades muy pequeñas). Makemake rota sobre su propio eje en 7,7 horas y su temperatura superficial podría rondar los -240 grados centígrados. Mediciones en el infrarrojo apuntan a que la superficie de Makemake no es homogénea, pues el albedo varía desde 0,78 a incluso 0,12 en algunas regiones (un 5% de la superficie del cuerpo).
Otra característica destacable de Makemake es la posible existencia de atmósfera similar a la de Plutón en su perihelio, compuesta principalmente de nitrógeno.
Su órbita, con una excentricidad de 0,16, la completa en 310 años y actualmente está camino de alcanzar su afelio (a 53 UA). El perihelio se encuentra a 45 UA. Al igual que ocurrió con Eris, su elevada inclinación orbital (29 grados) hizo que se tardase más en descubrir por su alejamiento de la eclíptica (región a donde se suele observar en las búsquedas de nuevos cuerpos del Sistema Solar).
Para su observación necesitaremos CCDs y aperturas de 200mm, ya que tiene una magnitud aparente de +16,7.
Huya

Huya (también denominado 2000 EB173) fue descubierto en el año 2000 por Ignacio Ferrín, asignándole la IAU el nombre definitivo en el año 2003.

Su tamaño, según observaciones realizadas con el telescopio espacial Spitzer, rondaría los 440 kilómetros, y tendría un albedo muy bajo, cercano a 0,05. Presenta en el visible una tonalidad roja, lo que sugiere la existencia de materiales orgánicos en su superficie, además de agua en forma de hielo y algunos silicatos. No existen observaciones lo suficientemente precisas para determinar su periodo de rotación, si bien, algunas indican que rondaría las 13 horas. En su superficie la temperatura es de -230 grados centígrados.
Actualmente se encuentra a 28,7 UA del Sol (más cerca del Sol que Neptuno) y llegará al perihelio (situado a 28,5 UA) en 2015. El afelio se encuentra a 50 UA y su órbita, que es completada en 247 años, tiene una excentricidad de 0,28. Huya se encuentra en resonancia orbital de 2:3 con Neptuno, por lo que está clasificado como un plutino. La inclinación orbital, de 15 grados, es inferior que por ejemplo Eris o Makemake.
Para observarlo necesitaremos usar CCDs con aperturas de 300 mm, debido a su magnitud aparente, que ronda la +19,3.
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