El sistema solar parece tener un nuevo noveno planeta. Hoy, dos científicos anunciaron evidencia de que un cuerpo casi del tamaño de Neptuno, pero aún no visto, orbita alrededor del Sol cada 15.000 años. Durante la infancia del sistema solar hace 4.500 millones de años, dicen, el planeta gigante fue eliminado de la región de formación de planetas cerca del sol. Ralentizado por el gas, el planeta se instaló en una órbita elíptica distante, donde todavía acecha hoy.
La afirmación es la más fuerte hasta ahora en la búsqueda de un «Planeta X» más allá de Neptuno durante siglos. La búsqueda ha estado plagado de afirmaciones descabelladas e incluso charlatanería abierta. Pero la nueva evidencia proviene de un par de científicos planetarios respetados, Konstantin Batygin y Mike Brown del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena, quienes se prepararon para el inevitable escepticismo con análisis detallados de las órbitas de otros objetos distantes y meses de simulaciones por computadora «. Si dices, ‘Tenemos evidencia del Planeta X’, casi cualquier astrónomo dirá: ‘¿Esto otra vez? Estos tipos están claramente locos. Yo también lo haría ”, dice Brown. «¿Por qué es esto diferente? Esto es diferente porque esta vez tenemos razón».
Mike Brown (izquierda) y Konstantin Batygin.
LANCE HAYASHIDA / CALTECH
Los científicos externos dicen que sus cálculos se acumulan y expresan una mezcla de precaución y entusiasmo por el resultado.» No podría imaginar un mayor problema si, y por supuesto, eso es un ‘si’ en negrita, si resulta tener razón ”, dice Gregory Laughlin, científico planetario de la Universidad de California (UC), Santa Cruz. «Lo que es emocionante es que es detectable».
Batygin y Brown dedujeron su presencia del peculiar agrupamiento de seis objetos previamente conocidos que orbitan más allá de Neptuno. Dicen que solo hay un 0,007% de probabilidad, o alrededor de uno en 15.000, que la agrupación podría ser una coincidencia. En cambio, dicen, un planeta con la masa de 10 Tierras ha guiado a los seis objetos a sus extrañas órbitas elípticas, inclinadas fuera del plano del sistema solar.
La órbita del planeta inferido está igualmente inclinada, así como estirada a distancias que harán explotar las concepciones anteriores del sistema solar. Su aproximación más cercana al Sol es siete veces más lejos que Neptuno, o 200 unidades astronómicas (AU). AU es la distancia entre la Tierra y el sol, unos 150 millones de kilómetros.) Y el Planeta X podría vagar hasta 600 a 1200 AU, mucho más allá del cinturón de Kuiper, la región de pequeños mundos helados que comienza en el borde de Neptuno alrededor de 30 AU.
Si el Planeta X está ahí fuera, Brown y Batygin s ay, los astrónomos deberían encontrar más objetos en órbitas reveladoras, moldeadas por la atracción del gigante oculto. Pero Brown sabe que nadie creerá realmente en el descubrimiento hasta que el propio Planeta X aparezca en el visor de un telescopio. «Hasta que no haya una detección directa, es una hipótesis, incluso una hipótesis potencialmente muy buena», dice. El equipo tiene tiempo en el único telescopio grande en Hawai que es adecuado para la búsqueda, y esperan que otros astrónomos se unan a la búsqueda. .
Matar a Plutón fue divertido, pero está muy por encima de todo lo demás.
Batygin y Brown publicaron el resultado hoy en The Astronomical Journal. Alessandro Morbidelli, un dinamista planetario del Observatorio de Niza en Francia, realizó la revisión por pares del artículo. En un comunicado, dice que Batygin y Brown hicieron un «muy argumento sólido ”y que está“ bastante convencido de la existencia de un planeta distante ”.
Defender un nuevo noveno planeta es un papel irónico para Brown; es más conocido como un asesino de planetas. Su descubrimiento de 2005 de Eris, un remoto mundo helado casi del mismo tamaño que Plutón, reveló que lo que se veía como el planeta más externo era solo uno de los muchos mundos del K cinturón uiper. Los astrónomos rápidamente reclasificaron a Plutón como un planeta enano, una saga que Brown relató en su libro Cómo maté a Plutón.
Ahora, se ha unido a la búsqueda centenaria de nuevos planetas. Su método, que infiere la existencia del Planeta X a partir de sus fantasmales efectos gravitacionales, tiene un historial respetable. En 1846, por ejemplo, el matemático francés Urbain Le Verrier predijo la existencia de un planeta gigante a partir de irregularidades en la órbita de Urano. Los astrónomos del Observatorio de Berlín encontraron el nuevo planeta, Neptuno, donde se suponía que debía estar, lo que provocó una sensación en los medios.
El hipo persistente en la órbita de Urano llevó a los científicos a pensar que aún podría haber un planeta más, y En 1906, Percival Lowell, un magnate adinerado, comenzó la búsqueda de lo que llamó «Planeta X» en su nuevo observatorio en Flagstaff, Arizona. En 1930, Plutón apareció, pero era demasiado pequeño para tirar de Urano de manera significativa.Más de medio siglo después, nuevos cálculos basados en mediciones de la nave espacial Voyager revelaron que las órbitas de Urano y Neptuno estaban bien por sí solas: no se necesitaba el Planeta X.
Sin embargo, el encanto del Planeta X persistió. En la década de 1980, por ejemplo, los investigadores propusieron que una estrella enana marrón invisible podría causar extinciones periódicas en la Tierra al desencadenar descargas de cometas. En la década de 1990, los científicos invocaron un planeta del tamaño de Júpiter en el borde del sistema solar para explicar el origen de ciertos cometas extraños. Apenas el mes pasado, los investigadores afirmaron haber detectado el tenue brillo de microondas de un planeta rocoso de gran tamaño a unas 300 UA de distancia, utilizando una serie de antenas telescópicas en Chile llamadas Atacama Large Millimeter Array (ALMA). (Brown fue uno de los muchos escépticos, y señaló que el estrecho campo de visión de ALMA hacía que las posibilidades de encontrar un objeto así fueran extremadamente escasas).
Brown tuvo su primera idea de su presa actual en 2003, cuando dirigió una equipo que encontró Sedna, un objeto un poco más pequeño que Eris y Plutón. La extraña y lejana órbita de Sedna lo convirtió en el objeto conocido más distante del sistema solar en ese momento. Su perihelio, o punto más cercano al sol, se encontraba a 76 UA, más allá del cinturón de Kuiper y muy lejos de la influencia de la gravedad de Neptuno. La implicación era clara: algo enorme, mucho más allá de Neptuno, debió haber llevado a Sedna a su órbita distante.
Ese algo no tenía por qué ser un planeta. El empujón gravitacional de Sedna podría provenir de una estrella que pasa, o de uno de los muchos otros viveros estelares que rodeaban al sol naciente en el momento de la formación del sistema solar.
Desde entonces, un puñado de otros objetos helados han aparecido en órbitas similares. Al combinar Sedna con otros cinco bichos raros, Brown dice que ha descartado las estrellas como la influencia invisible: solo un planeta podría explicar órbitas tan extrañas. De sus tres descubrimientos principales, Eris, Sedna y ahora, potencialmente, el Planeta X, Brown dice que el último es el más sensacional. «Matar a Plutón fue divertido. Encontrar a Sedna fue científicamente interesante», dice. «Pero este, esto está muy por encima de todo lo demás».
Brown y Batygin casi fueron derrotados. Durante años, Sedna fue una pista solitaria de una perturbación más allá de Neptuno. Luego, en 2014, Scott Sheppard y Chad Trujillo (un ex alumno de posgrado de Brown) publicaron un artículo que describe el descubrimiento de VP113, otro objeto que nunca se acerca al sol. Sheppard, de la Carnegie Institution for Science en Washington, D.C., y Trujillo, del Observatorio Gemini en Hawai, eran muy conscientes de las implicaciones. Comenzaron a examinar las órbitas de los dos objetos junto con otros 10 bichos raros. Notaron que, en el perihelio, todos se acercaban mucho al plano del sistema solar en el que orbita la Tierra, llamado eclíptica. En un artículo, Sheppard y Trujillo señalaron el peculiar agrupamiento y plantearon la posibilidad de que un gran planeta distante hubiera conducido los objetos cerca de la eclíptica. Pero no presionaron más el resultado.
Más tarde ese año, en Caltech, Batygin y Brown comenzaron a discutir los resultados. Al trazar las órbitas de los objetos distantes, dice Batygin, se dieron cuenta de que el patrón que habían notado Sheppard y Trujillo «era solo la mitad de la historia». Los objetos cercanos a la eclíptica en el perihelia no solo estaban agrupados físicamente en el espacio (ver diagrama, arriba).
Durante el año siguiente, el dúo discutió en secreto el patrón y lo que significaba. fue una relación fácil, y sus habilidades se complementaron entre sí. Batygin, un niño prodigio de 29 años, fue a la universidad en UC Santa Cruz por la playa y la oportunidad de tocar en una banda de rock. Pero dejó su huella allí al modelar el destino del sistema solar durante miles de millones de años, mostrando que, en casos raros, era inestable: Mercurio puede sumergirse en el sol o chocar con Venus. «Fue un logro asombroso para un estudiante», dice Laughlin, quien trabajó con él en ese momento.
Brown, de 50 años, es el astrónomo de observación, con un don para los descubrimientos dramáticos y la confianza para igualar. Lleva pantalones cortos y sandalias para trabajar, pone los pies sobre el escritorio y tiene una brisa que enmascara la intensidad y la ambición. Tiene un programa preparado para buscar el Planeta X en los datos de un telescopio importante en el momento en que estén disponibles públicamente a finales de este año.
Sus oficinas están a unas pocas puertas una de la otra. «Mi sofá es más agradable, por lo que tendemos a hablar más en mi oficina», dice Batygin. «Tendemos a mirar más los datos de Mike». Incluso se convirtieron en compañeros de ejercicio y discutieron sus ideas mientras esperaban para meterse en el agua en un triatlón de Los Ángeles, California, en la primavera de 2015.
Primero, avivaron la docena de objetos estudiados por Sheppard y Trujillo a los seis más distantes, descubiertos por seis estudios diferentes en seis telescopios diferentes. Eso hizo que fuera menos probable que la aglomeración pudiera deberse a un sesgo de observación, como apuntar un telescopio a una parte particular del cielo.
Batygin comenzó a sembrar sus modelos del sistema solar con planetas X de varios tamaños y órbitas. , para ver qué versión explica mejor las rutas de los objetos. Algunas de las ejecuciones de la computadora tardaron meses. Surgió un tamaño preferido para el Planeta X, entre cinco y 15 masas terrestres, así como una órbita preferida: antialineada en el espacio desde los seis objetos pequeños, de modo que su perihelio esté en la misma dirección que el afelio de los seis objetos, o punto más lejano. del sol. Las órbitas de los seis cruzan las del Planeta X, pero no cuando el gran matón está cerca y podría interrumpirlas. La epifanía final se produjo hace 2 meses, cuando las simulaciones de Batygin mostraron que el Planeta X también debería esculpir las órbitas de los objetos que se precipitan hacia el sistema solar desde arriba y desde abajo, casi ortogonales a la eclíptica. «Me provocó este recuerdo», dice Brown. «Había visto estos objetos antes». Resulta que, desde 2002, se han descubierto cinco de estos objetos del cinturón de Kuiper muy inclinados, y sus orígenes son en gran parte inexplicables. «No solo están allí, sino que están exactamente en los lugares que predijimos», dice Brown. «Fue entonces cuando me di cuenta de que esta no es solo una idea interesante y buena, es realmente real».
Sheppard, quien con Trujillo también sospechaba un planeta invisible, dice que Batygin y Brown «llevaron nuestro resultado al siguiente nivel … Se metieron en la dinámica, algo en lo que Chad y yo no somos muy buenos. Por eso creo que esto es emocionante «.
Otros, como el científico planetario Dave Jewitt, que descubrió el cinturón de Kuiper, son más cautelosos. La probabilidad del 0,007% de que la agrupación de los seis objetos sea una coincidencia le da al planeta una importancia estadística. de 3,8 sigma: más allá del umbral de 3 sigma que normalmente se requiere para ser tomado en serio, pero por debajo del 5 sigma que a veces se usa en campos como la física de partículas. Eso preocupa a Jewitt, quien ha visto desaparecer muchos resultados de 3 sigma antes. reduciendo la docena de objetos examinados por Sheppard y Trujillo a seis para su análisis s, Batygin y Brown debilitaron su afirmación, dice. «Me preocupa que el hallazgo de un solo objeto nuevo que no esté en el grupo destruya todo el edificio», dice Jewitt, quien está en UC Los Ángeles. «Es un juego de palos con solo seis palos».
A primera vista, otro problema potencial proviene del Widefield Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA, un satélite que completó un estudio de todo el cielo en busca del calor de las enanas marrones o planetas gigantes. Descartó la existencia de un planeta Saturno o más grande de hasta 10,000 AU, según un estudio de 2013 realizado por Kevin Luhman, astrónomo de la Universidad Estatal de Pensilvania, University Park. Pero Luhman señala que si el Planeta X es del tamaño de Neptuno o más pequeño, como dicen Batygin y Brown, WISE se lo habría perdido. Él dice que hay una pequeña posibilidad de detección en otro conjunto de datos WISE en longitudes de onda más largas, sensibles a la radiación más fría, que se recopiló para el 20% del cielo. Luhman ahora está analizando esos datos.
Incluso si Batygin y Brown pueden convencer a otros astrónomos de que el Planeta X existe, enfrentan otro desafío: explicar cómo terminó tan lejos del sol. A tales distancias, es probable que el disco protoplanetario de polvo y gas fuera demasiado delgado para impulsar el crecimiento del planeta. E incluso si el Planeta X se afianzara como planetesimal, se habría movido demasiado lento en su vasta y perezosa órbita para aspirar suficiente material para convertirse en un gigante.
En cambio, Batygin y Brown proponen que Planet X se formó mucho más cerca del sol, junto a Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Los modelos informáticos han demostrado que el sistema solar primitivo era una mesa de billar tumultuosa, con docenas o incluso cientos de bloques de construcción planetarios del tamaño de la Tierra rebotando. Otro planeta gigante embrionario podría haberse formado fácilmente allí, solo para ser impulsado hacia afuera por una patada gravitacional de otro gigante gaseoso.
Es más difícil explicar por qué el Planeta X no dio la vuelta al lugar donde comenzó o dejar el sistema solar por completo. Pero Batygin dice que el gas residual en el disco protoplanetario podría haber ejercido suficiente resistencia para ralentizar el planeta lo suficiente como para que se estableciera en una órbita distante y permaneciera en el sistema solar. Eso podría haber sucedido si la eyección tuvo lugar cuando el sistema solar tenía entre 3 y 10 millones de años, dice, antes de que todo el gas del disco se perdiera en el espacio.
Hal Levison, un dinamista planetario del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, está de acuerdo en que algo tiene que estar creando la alineación orbital que Batygin y Brown han detectado. Pero él dice que la historia del origen que han desarrollado para el Planeta X y su súplica especial por una eyección ralentizada de gas se suman a «un evento de baja probabilidad». Otros investigadores son más positivos. El escenario propuesto es plausible, dice Laughlin. «Por lo general, cosas como esta están mal, pero estoy realmente emocionado con esta», dice. «Es mejor que lanzar una moneda al aire».
Todo esto significa que el Planeta X permanecerá en el limbo hasta que se encuentre realmente.
Los astrónomos tienen algunas buenas ideas sobre dónde buscar, pero detectar el nuevo planeta no será fácil. Debido a que los objetos en órbitas altamente elípticas se mueven más rápido cuando están cerca del Sol, el Planeta X pasa muy poco tiempo a 200 AU. Y si estuviera allí ahora, dice Brown, sería tan brillante que los astrónomos probablemente ya lo habrían visto.
En cambio, es probable que el Planeta X pase la mayor parte de su tiempo cerca del afelio, trotando lentamente a distancias entre 600 y 1200 AU. La mayoría de los telescopios son capaces de ver un Los objetos tenues a tales distancias, como el telescopio espacial Hubble o los telescopios Keck de 10 metros en Hawai, tienen campos de visión extremadamente pequeños. Sería como buscar una aguja en un pajar mirando a través de una pajita.
Un telescopio puede ayudar: Subaru, un telescopio de 8 metros en Hawai que es propiedad de Japón. Tiene suficiente luz área de ering para detectar un objeto tan débil, junto con un enorme campo de visión, 75 veces más grande que el de un telescopio Keck. Eso permite a los astrónomos escanear grandes franjas del cielo cada noche. Batygin y Brown están usando Subaru para buscar el Planeta X, y están coordinando sus esfuerzos con sus antiguos competidores, Sheppard y Trujillo, quienes también se han unido a la búsqueda con Subaru. Brown dice que los dos equipos tardarán unos 5 años en registrar la mayor parte del área donde el Planeta X podría estar al acecho.
El telescopio Subaru de 8 metros en la cima de Mauna Kea en Hawái tiene un gran campo de visión, lo que le permite buscar eficientemente el Planeta X.
Subaru Telescope, NAOJ
Si la búsqueda resulta, ¿cuál debería ser el nuevo miembro de la familia del sol? ¿llamado? Brown dice que es demasiado pronto para preocuparse por eso y evita escrupulosamente ofrecer sugerencias. Por ahora, él y Batygin lo llaman Planeta Nueve (y, durante el año pasado, informalmente, Planeta Phattie, jerga de los noventa para «genial»). Brown señala que ni Urano ni Neptuno, los dos planetas descubiertos en los tiempos modernos, terminaron siendo nombrado por sus descubridores, y él piensa que eso probablemente sea algo bueno. Es más grande que cualquier persona, dice: «Es como encontrar un nuevo continente en la Tierra».
Está seguro, sin embargo, ese Planeta X, a diferencia de Plutón, merece ser llamado planeta. ¿Algo del tamaño de Neptuno en el sistema solar? Ni siquiera preguntes. «Nadie discutiría esto, ni siquiera yo».