Cinturón de Kuiper
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| ‡ Trans-neptuniano planetas enanos son llamado " plutoides " |
El cinturón de Kuiper / k aɪ p del ər / (Rima con "víbora"), a veces llamado el cinturón de Edgeworth-Kuiper, una región del Sistema Solar más allá de los planetas, que se extiende desde el órbita de Neptuno (a 30 AU) a aproximadamente 50 UA del Sol . Es similar a la cinturón de asteroides, pero es veces mucho mayores-20 como de ancho y 20 a 200 veces más masivo. Al igual que el cinturón de asteroides, que se compone principalmente de pequeños cuerpos o restos de la formación del Sistema Solar. Aunque la mayoría de los asteroides están compuestos principalmente de roca y metal, la mayoría de los objetos del cinturón de Kuiper se componen en gran parte de congelados volátiles (denominados "hielos"), tales como metano , amoníaco y agua. El cinturón clásico es el hogar de al menos tres planetas enanos: Plutón , Haumea y Makemake . Algunas de la Sistema Solar de lunas, como Neptuno 's Tritón y Saturno 's Phoebe, también se cree que se originó en la región.
Desde el cinturón fue descubierto en 1992, el número de objetos del cinturón de Kuiper (KBOs) ha aumentado a más de mil, y se cree que más de 100.000 KBO más de 100 km (62 millas) de diámetro para existir. El cinturón de Kuiper fue inicialmente pensado para ser el repositorio principal para cometas periódicos, los que tienen órbitas menos de 200 años de duración. Sin embargo, los estudios desde mediados de la década de 1990 han demostrado que la cinta clásica es dinámicamente estable, y que el verdadero lugar de origen de los cometas 'es el disco disperso , una zona dinámica activa creada por el movimiento exterior de Neptuno hace 4500 millones años; objetos de disco dispersos como Eris tienen muy órbitas excéntricas que los llevan tan lejos como 100 UA del Sol
El cinturón de Kuiper no debe confundirse con la hipotética Nube de Oort, que es mil veces más distante. Los objetos del cinturón de Kuiper, junto con los miembros del disco disperso y cualquier potencial Hills nube o objetos Nube de Oort, se conocen colectivamente como objetos transneptunianos (TNOs).
Plutón es el mayor miembro conocido del cinturón de Kuiper, y el segundo más grande conocido TNO, después del objeto-disco dispersado Eris . Originalmente considerado un planeta, el estatus de Plutón como parte del cinturón de Kuiper hizo ser reclasificado como " planeta enano "en 2006. Se trata de composición similar a muchos otros objetos del cinturón de Kuiper, y su periodo orbital es característico de una clase de KBO conocido como" plutinos ", que comparten el mismo 2: 3 resonancia con Neptuno.
Historia
Desde el descubrimiento de Plutón, muchos han especulado que podría no estar solo. La región que ahora se llama el cinturón de Kuiper se ha planteado la hipótesis de diversas formas durante décadas. No fue sino hasta 1992 que se encontró la primera evidencia directa de su existencia. El número y la variedad de especulaciones previas sobre la naturaleza del cinturón de Kuiper han llevado a la continua incertidumbre sobre quién merece el crédito por primera proponerla.
Hipótesis
La primera astrónomo para sugerir la existencia de una población trans-neptuniano fue Frederick C. Leonard. En 1930, poco después del descubrimiento de Plutón por Clyde Tombaugh, Leonard ponderó si era "no es probable que en Plutón no ha salido a la luz la primera de una serie de organismos ultra-neptuniano, los miembros restantes de la que todavía esperan ser descubiertos, pero que están destinados finalmente a ser detectado".
En 1943, en el Diario de la Asociación Astronómica Británica, Kenneth Edgeworth la hipótesis de que, en la región más allá de Neptuno , el material dentro de la primordial nebulosa solar fue también ampliamente espaciados para condensarse en planetas, y así en lugar condensa en una miríada de cuerpos más pequeños. A partir de este, concluyó que "la región externa del sistema solar, más allá de las órbitas de los planetas, está ocupada por un gran número de cuerpos relativamente pequeños" y que, de vez en cuando, uno de ellos "se va de su propia esfera y aparece como un visitante ocasional al interior del sistema solar ", convirtiéndose en un cometa .
En 1951, en un artículo para la revista de Astrofísica, Gerard Kuiper especuló en un disco parecido haber formado a principios de la evolución del Sistema Solar; sin embargo, él no creía que tal cinta aún existía en la actualidad. Kuiper estaba operando en la suposición común en su tiempo, que Plutón era del tamaño de la Tierra, y por lo tanto había dispersado estos cadáveres hacia la nube de Oort o fuera del Sistema Solar. Eran hipótesis de Kuiper correcta, no habría un hoy cinturón de Kuiper.
La hipótesis tomó muchas otras formas en las décadas siguientes. En 1962, el físico Al GW Cameron postuló la existencia de "una enorme masa de material pequeño en las afueras del sistema solar", mientras que en 1964, Fred Whipple, quien popularizó la famosa " bola de nieve sucia hipótesis "para la estructura cometaria, pensaba que un" cinturón de cometas "podría ser lo suficientemente masivas para hacer que las supuestas discrepancias en la órbita de Urano que había provocado la búsqueda de Planeta X, o por lo menos, para afectar a las órbitas de los cometas conocidos. Observación, sin embargo, descartó esta hipótesis.
En 1977, Charles Kowal descubrió 2060 Chiron, un planetoide helado con una órbita entre Saturno y Urano. Él utilizó una comparador de parpadeo; el mismo dispositivo que había permitido Clyde Tombaugh para descubrir Plutón casi 50 años antes. En 1992, otro objeto, 5145 Folo, fue descubierto en una órbita similar. Hoy en día, toda una población de cuerpos de cometa, el centauros, se sabe que existen en la región entre Júpiter y Neptuno. Las órbitas de los centauros son inestables y tienen tiempos de vida dinámicos de unos pocos millones de años. Desde la época del descubrimiento de Quirón, los astrónomos especulaban que por lo tanto deben ser frecuentemente nutridas por algún depósito exterior.
Otra prueba de la existencia de la cinta más tarde surgió del estudio de los cometas. Que los cometas tienen una vida finitos ha sido conocido durante algún tiempo. Cuando se acercan al Sol, el calor hace que su superficies volátiles para sublimar al espacio, comerlos poco a poco. Con el fin de seguir siendo visible durante la edad del Sistema Solar, debe ser repuesta con frecuencia. Una de esas áreas de reposición es el Nube de Oort, el enjambre esférica de cometas que se extiende más allá de 50 000 UA del Sol primera hipótesis por el astrónomo Jan Oort en 1950. Se cree que es el punto de origen de los cometas de largo período , los que, como Hale-Bopp, con órbitas que dura miles de años.
Sin embargo, existe otra población cometa, conocida como corto período o cometas periódicos; aquellos que, como Halley , con órbitas menos de 200 años de duración. Por la década de 1970, el ritmo al que se están descubriendo cometas de período corto se estaba volviendo cada vez más incompatibles con su haber surgido únicamente de la Nube de Oort. Para que un objeto nube de Oort se convierta en un cometa de período corto, que primero tendría que ser capturado por los planetas gigantes. En 1980, en el Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, Julio Fernández declaró que por cada cometa de período corto que se enviará en el Sistema Solar interior de la nube de Oort, 600 tendrían que ser expulsada hacia el espacio interestelar. Se especula que un cinturón de cometa de entre 35 y 50 AU sería necesaria para tener en cuenta el número observado de los cometas. En seguimiento a la obra de Fernández, en 1988 el equipo canadiense de Martin Duncan, Tom Quinn y De Scott Tremaine corrió una serie de simulaciones por ordenador para determinar si todos los cometas observados podrían haber llegado de la nube de Oort. Encontraron que la nube de Oort no podía dar cuenta de todos los cometas de periodo corto, especialmente en lo que los cometas de período corto se agrupan cerca del plano del sistema solar, mientras que los cometas de Oort nube tienden a llegar desde cualquier punto en el cielo. Con un cinturón como Fernández describió añadido a las formulaciones, las simulaciones coinciden observaciones. Según se informa, porque las palabras "Kuiper" y "cinturón de cometas" aparecieron en la primera frase del artículo de Fernández, Tremaine nombró esta región hipotética "el cinturón de Kuiper".
Descubrimiento
En 1987, el astrónomo David Jewitt, a continuación, en MIT, se convirtió cada vez más desconcertado por "la aparente vacuidad del Sistema Solar exterior". Animó entonces estudiante de posgrado Jane Luu para ayudarle en su esfuerzo para localizar otro objeto más allá de Plutón órbita 's, porque, como él le dijo: "Si no lo hacemos, nadie lo hará." Utilizando telescopios en la Kitt Peak National Observatory en Arizona y la Observatorio de Cerro Tololo en Chile, Jewitt y Luu realizado su busca casi de la misma manera que Clyde Tombaugh y Charles Kowal tenían, con un comparador de abrir y cerrar. Inicialmente, el examen de cada par de placas tomó cerca de ocho horas, pero el proceso se aceleró con la llegada de electrónica dispositivos de carga acoplada o CCD, que, aunque su campo de visión era más estrecha, no sólo eran más eficientes en la recolección de la luz (que retienen el 90 por ciento de la luz que los golpeó, más que el diez por ciento logrado por fotografías) pero permitieron el parpadeo proceso que se realiza prácticamente, en una pantalla de ordenador. Hoy en día, CCDs forman la base para la mayoría de los detectores astronómicos. En 1988, Jewitt se trasladó al Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai. Luu más tarde se unió a él para trabajar en la Universidad de 2.24 m telescopio de Hawaii en Mauna Kea. Eventualmente, el campo de visión para CCDs había aumentado a 1024 por 1024 píxeles, lo que permitió búsquedas se lleven a cabo mucho más rápidamente. Finalmente, después de cinco años de búsqueda, el 30 de agosto de 1992, Jewitt y Luu anunciaron el "Descubrimiento del objeto del cinturón de Kuiper candidato" (15760) 1992 QB 1. Seis meses más tarde, descubrieron un segundo objeto en la región, (181708) 1993 FW.
Estudios desde la región trans-neptuniano fue trazado primero han demostrado que la región que ahora se llama el cinturón de Kuiper no es el punto de origen de los cometas de periodo corto, pero que en cambio se derivan de una población vinculada llamaron el disco disperso . El disco disperso fue creado cuando Neptuno migrado hacia el exterior en el cinturón de proto-Kuiper, que en ese momento era mucho más cerca del Sol, y dejó a su paso una población de objetos dinámicamente estables que nunca podrían ser afectados por su órbita (el cinturón de Kuiper propio), y una población cuya perihelios están lo suficientemente cerca que Neptuno aún puede molestarles a medida que viaja alrededor del Sol (el disco disperso). Debido a que el disco disperso es dinámicamente activa y el cinturón de Kuiper relativamente dinámicamente estable, el disco disperso se ve ahora como el punto de origen más probable de cometas periódicos.
Nombre
Los astrónomos utilizan a veces el nombre alternativo del cinturón Edgeworth-Kuiper acreditar Edgeworth, y KBO se denominan en ocasiones como Ekos. Sin embargo, Brian Marsden afirma que ni merece cierto crédito: "Ni Edgeworth ni Kuiper escribieron sobre algo remotamente parecido a lo que hoy estamos viendo, pero Fred Whipple hizo. "Por el contrario, David Jewitt comenta que," Si hay algo que ... más Fernandez casi merece el crédito para predecir el Cinturón de Kuiper. "
KBO a veces se llaman kuiperoids, un nombre sugerido por Clyde Tombaugh. El término Se recomienda objeto trans-neptuniano (TNO) para los objetos en el cinturón por varios grupos científicos porque el término es menos controvertido que todos los demás, no es un Sinónimo aunque, como TNO incluyen todos los objetos que orbitan alrededor del Sol más allá de la órbita de Neptuno , no sólo aquellos en el cinturón de Kuiper.
Orígenes
Los orígenes exactos del cinturón de Kuiper y su compleja estructura aún no están claros, y los astrónomos están a la espera de la finalización de varios telescopios de rastreo de gran campo como Pan-STARRS y el futuro LSST, que debe revelar muchos KBO actualmente desconocidos. Estas encuestas proporcionarán datos que ayudarán a determinar las respuestas a estas preguntas.
Se cree que el cinturón de Kuiper consistir en planetesimales; fragmentos de la original disco protoplanetario alrededor del Sol que no pudo unirse plenamente en los planetas y en lugar de formarse en cuerpos más pequeños, los más grandes de menos de 3.000 kilómetros (1.900 millas) de diámetro.
Moderno simulaciones por ordenador muestran el cinturón de Kuiper que ha sido fuertemente influenciado por Júpiter y Neptuno , y también sugieren que ni Urano ni Neptuno podrían haber formado en sus posiciones actuales, como existía muy poca materia primordial en ese rango para producir objetos de tales masas de alta. En cambio, se cree que estos planetas se formaron más cerca de Júpiter. Dispersión de planetesimales en la historia temprana del Sistema Solar habría llevado a migración de las órbitas de los planetas gigantes, Saturno , Urano y Neptuno se desvió hacia el exterior mientras que Júpiter se desvió hacia el interior. Con el tiempo, las órbitas desplazaron hasta el punto en Júpiter y Saturno llegaron a un exacto resonancia 2: 1; Júpiter en órbita alrededor del Sol dos veces por cada órbita de Saturno. Las repercusiones gravitacionales de una resonancia como última instancia interrumpieron las órbitas de Urano y Neptuno, causando la órbita de Neptuno para ser más excéntrico y mover hacia el exterior en el disco de planetesimales primordial, que envió el disco en el caos temporal. Como la órbita de Neptuno se expandió, se entusiasma y dispersa muchos planetesimales TNO a órbitas más altas y más excéntricas. Muchos más fueron dispersados hacia adentro, a menudo para ser dispersada de nuevo y, en algunos casos expulsado por Júpiter. El proceso se cree que han reducido la población primordial cinturón de Kuiper en un 99% o más, y al haber cambiado la distribución de los miembros supervivientes hacia el exterior.
Sin embargo, este modelo actualmente más popular, el " Bonito modelo ", sigue sin dar cuenta de algunas de las características de la distribución y, citando a uno de los artículos científicos, los problemas" siguen desafiando técnicas analíticas y el hardware de la modelización numérica más rápida y software ". El modelo predice una excentricidad media superior en órbitas KBO clásica que se observa (0.10-0.13 frente a 0,07). La frecuencia de los pares de objetos, muchos de los cuales están muy alejados y unido débilmente, también plantea un problema para el modelo.
Estructura
En toda su extensión, incluyendo sus regiones periféricas, el cinturón de Kuiper se extiende desde aproximadamente 30 a 55 UA. Sin embargo, el cuerpo principal de la cinta es generalmente aceptado para extenderse desde la resonancia 2: 3 ( ver más abajo ) a 39,5 AU a la 1: 2 resonancia a aproximadamente 48 AU. El cinturón de Kuiper es bastante grueso, con la concentración principal que se extiende tanto como diez grados fuera de la plano de la eclíptica y una distribución más difusa de los objetos que se extienden varias veces más lejos. En general, se parece más a un toro o una rosquilla que un cinturón. Su posición media se inclina a la eclíptica por 1,86 grados.
La presencia de Neptuno tiene un efecto profundo en la estructura del cinturón de Kuiper, debido a resonancias orbitales. Durante un período de tiempo comparable a la edad del Sistema Solar, la gravedad de Neptuno desestabiliza las órbitas de los objetos que pasan a residir en determinadas regiones, y, o bien los envía en el Sistema Solar interior o hacia el disco disperso o el espacio interestelar. Esto provoca que el cinturón de Kuiper poseer vacíos pronunciados en su diseño actual, similar a la Huecos de Kirkwood en el cinturon de asteroides. En la región de entre 40 y 42 AU, por ejemplo, no hay objetos pueden retener una órbita estable en esos momentos, y cualquier observado en esa región deben haber migrado hay relativamente poco.
Cinturón de Clásica
Entre las 2: 3 y 1: 2 resonancias con Neptuno, aproximadamente a las 42-48 de la UA, la influencia gravitacional de Neptuno es insignificante, y puede existir objetos con sus órbitas esencialmente sin ser molestados. Esta región es conocida como la clásico cinturón de Kuiper, y sus miembros comprenden aproximadamente dos tercios de los KBO observados hasta la fecha. Porque el primer KBO moderna descubrió, (15760) 1992 QB 1, se considera el prototipo de este grupo, los KBO clásicos se denominan a menudo cubewanos ("QB-1-os"). La los lineamientos establecidos por el IAU exigir que los KBO clásicos dar nombres de los seres mitológicos asociados con la creación.
El cinturón de Kuiper clásica parece ser un compuesto de dos poblaciones separadas. La primera, conocida como la población "dinámicamente frío", tiene órbitas muy parecidas a los planetas; casi circular, con una excentricidad orbital de menos de 0,1, y con inclinaciones relativamente bajas hasta aproximadamente 10 ° (que se encuentran cerca del plano del sistema solar en lugar de en ángulo). El segundo, la población "dinámicamente caliente", tiene órbitas mucho más inclinados a la eclíptica, hasta en un 30 °. Las dos poblaciones se han llamado así no por ninguna diferencia importante en la temperatura, pero por analogía a las partículas en un gas, que aumentan su velocidad relativa a medida que se calientan. Las dos poblaciones no sólo poseen órbitas diferentes, pero de diferentes colores; la población frío es notablemente más roja que la caliente. Si esto es un reflejo de diferentes composiciones, sugiere que forman en diferentes regiones. Se cree que la población en caliente que se han formado cerca de Júpiter, y de haber sido expulsado por los movimientos entre los gigantes gaseosos. La población frío, por otro lado, se ha propuesto que se han formado más o menos en su posición actual, aunque también podría haber sido más tarde barrido hacia el exterior por Neptuno durante su la migración, sobre todo si la excentricidad de Neptuno se aumentó transitoriamente. Mientras que el modelo de Niza parece ser capaz de explicar al menos parcialmente una diferencia de composición, también se ha sugerido la diferencia de color pueden reflejar diferencias en la evolución de la superficie.
Resonancias
Cuando el período orbital de un objeto es una relación exacta de Neptuno (una situación llamada resonancia movimiento medio), entonces puede convertirse encerrado en un movimiento sincronizado con Neptuno y evitar ser perturbado de inmediato si sus alineaciones relativas son apropiados. Si, por ejemplo, hay un objeto que sólo el tipo correcto de la órbita de modo que gira alrededor del sol dos veces por cada tres órbitas de Neptuno, y si alcanza el perihelio con Neptuno cuarto de una órbita fuera de ella, entonces cada vez que vuelve a perihelio, Neptuno siempre será en aproximadamente la misma posición relativa como empezó, ya que habrá completado 1½ órbitas en el mismo tiempo. Esto se conoce como el 2: 3 (o 3: 2) de resonancia, y corresponde a una característica semi-eje mayor de aproximadamente 39,4 UA. Este 2: 3 de resonancia está poblada por unos 200 objetos conocidos, incluyendo Plutón junto con sus lunas. En reconocimiento de esto, los miembros de esta familia son conocidos como plutinos. Muchos plutinos, incluyendo Plutón, tienen órbitas que cruzan la de Neptuno, aunque su resonancia significa que nunca pueden colisionar. Plutinos tienen excentricidades orbitales altos, lo que sugiere que no son nativos de sus posiciones actuales sino que fueron arrojados al azar en sus órbitas por la migración de Neptuno. Directrices IAU dictan que todos plutinos deben, como Plutón, ser nombrados para las deidades del inframundo. El 1: 2 resonancia (cuyos objetos completar una órbita media para cada uno de Neptuno) se corresponde con semi-ejes mayores de ~ 47.7AU, y está escasamente poblada. Sus habitantes se denominan a veces twotinos. Otras resonancias existen también en 3: 4, 3: 5, 4, 7 y 2: 5. Neptuno posee una serie de objetos de Troya, que ocupan su L 4 y L 5 puntos; gravitacionalmente regiones estables iniciales y finales en su órbita. Troyanos de Neptuno a menudo se describen como estar en una relación 1: 1 resonancia con Neptuno. Troyanos de Neptuno suelen tener órbitas muy estables.
Además, hay una ausencia relativa de los objetos con semi-ejes principales siguientes 39 AU que no puede parecer ser explicadas por las actuales resonancias. La hipótesis actualmente aceptada por la causa de esto es que como Neptuno migró hacia el exterior, resonancias orbitales inestables trasladaron gradualmente a través de esta región, y por lo tanto ningún objeto dentro de ella fueron barridos, o gravitacionalmente expulsados de ella.
"Acantilado de Kuiper"
La 1: 2 resonancia parece ser un borde más allá de la que se conocen pocos objetos. No está claro si es realmente el borde exterior de la cinta clásica o sólo el comienzo de una amplia brecha. Objetos se han detectado en el 2: 5 de resonancia a aproximadamente 55 UA, así fuera de la cinta clásica; Sin embargo, las predicciones de un gran número de cuerpos en órbitas clásicas entre estas resonancias no se han verificado a través de la observación.
Los modelos anteriores del cinturón de Kuiper habían sugerido que el número de objetos de gran tamaño se incrementaría en un factor de dos más allá de 50 UA, por lo que esta caída drástica súbita, conocido como el "acantilado de Kuiper", fue totalmente inesperado, y su causa, hasta la fecha, se desconoce. En 2003, Bernstein y Trilling et al. Encontraron evidencia de que la rápida disminución de objetos de 100 kilómetros o más en un radio más allá de 50 UA es real, y no debido a un sesgo observacional. Las posibles explicaciones incluyen que el material a esa distancia es demasiado escasa o demasiado dispersos para acretar en objetos grandes, o que los procesos posteriores retirados o destruidos los que se formaron. Patryk Lykawka de Universidad de Kobe ha afirmado que la atracción gravitacional de un gran objeto planetario invisible, tal vez el tamaño de la Tierra o Marte, podría ser responsable.
Composición
Los estudios sobre el cinturón de Kuiper desde su descubrimiento en general han indicado que sus miembros se componen principalmente de hielos: una mezcla de hidrocarburos ligeros (como el metano ), amoniaco y agua de hielo , una composición que comparten con los cometas . Las bajas densidades observadas en los KBO cuyo diámetro es sabido, (menos de 1 g cm -3) es consistente con un maquillaje de helado. La temperatura de la cinta es de sólo 50 mil, por lo que muchos de los compuestos que serían gaseosa más cerca del Sol permanecen sólidos.
Debido a su pequeño tamaño y la distancia extrema de la Tierra, la composición química de los KBO es muy difícil de determinar. El método principal por el cual los astrónomos a determinar la composición de un objeto celeste es la espectroscopia . Cuando la luz de un objeto se divide en sus colores componentes, se forma una imagen similar a un arco iris. Esta imagen se denomina espectro. Diferentes sustancias absorben la luz en diferentes longitudes de onda, y cuando se deshizo el espectro de un objeto específico, líneas oscuras (llamados líneas de absorción) aparecen en las sustancias de la que han absorbido esa longitud de onda particular de la luz. Cada elemento o compuesto tiene su propia firma espectroscópica único, y mediante la lectura completa "huella digital" espectral de un objeto, los astrónomos pueden determinar lo que está hecho.
Inicialmente, dicho análisis detallado de los KBO era imposible, y lo que los astrónomos sólo fueron capaces de determinar los hechos más básicos acerca de su maquillaje, sobre todo su color. Estos primeros datos mostraron una amplia gama de colores entre los KBO, que van desde gris neutro a rojo intenso. Esto sugirió que sus superficies se componen de una amplia gama de compuestos, a partir de hielos sucios a los hidrocarburos. Esta diversidad fue sorprendente, ya que los astrónomos esperaban KBO sean uniformemente oscuro, después de haber perdido la mayoría de sus hielos volátiles a los efectos de los rayos cósmicos. Varias soluciones se sugirieron para esta discrepancia, incluyendo repavimentación por impactos o desgasificación. Sin embargo, Jewitt y análisis espectral de Luu de los objetos del cinturón de Kuiper conocidos en 2001 encontró que la variación en el color era demasiado extrema que se explica fácilmente por los impactos aleatorios.
Aunque hasta la fecha la mayoría de los KBO siguen apareciendo espectralmente rasgos distintivos debido a su debilidad, se han producido una serie de éxitos en la determinación de su composición. En 1996, Robert H. Brown et al. Datos espectroscópicos obtenidos en la KBO 1993 SC, revelando su composición de la superficie a ser marcadamente similar a la de Plutón , así como la luna de Neptuno Triton, poseyendo grandes cantidades de metano hielo.
El hielo de agua se ha detectado en varios KBO, incluyendo 1996 a 66, 38628 Huya y 20000 Varuna. En 2004, Mike Brown et al. Determina la existencia de hielo de agua cristalina y amoniaco hidratar en una de las más grandes KBO conocidos, 50000 Quaoar. Ambas sustancias se habrían destruido más de la edad del Sistema Solar, lo que sugiere que Quaoar había sido recientemente resurgido, ya sea por la actividad tectónica interna o por impactos de meteoritos.
Misa y distribución de tamaño
A pesar de su vasta extensión, la masa colectiva del cinturón de Kuiper es relativamente baja. Se estima que la masa total que oscila entre un 25 y 10 de la masa de la Tierra con algunas estimaciones de colocarlo en una masa de la Tierra treinta. Por el contrario, los modelos de la formación del Sistema Solar predicen una masa colectiva para el cinturón de Kuiper de 30 masas terrestres. Este desaparecidos> 99% de la masa puede apenas ser desestimada, ya que es necesario para la acumulación de cualquier KBO de más de 100 km (62 millas) de diámetro. Si el cinturón de Kuiper siempre había tenido su actual baja densidad de estos objetos de gran tamaño, simplemente no podrían haberse formado. Por otra parte, la excentricidad y la inclinación de las órbitas actuales hace que los encuentros bastante "violentos" que resulta en la destrucción en lugar de acreción. Parece que ni los residentes actuales del cinturón de Kuiper se han creado más cerca del Sol o algún mecanismo dispersa la masa original. Influencia actual de Neptuno es demasiado débil para explicar tal masiva "aspirar", aunque el Bonito modelo propone que pudo haber sido la causa de remoción en masa en el pasado. Si bien la cuestión permanece abierta, las conjeturas varían de un escenario estrella de paso de la molienda de los objetos más pequeños, a través de colisiones, en el polvo lo suficientemente pequeño para ser afectados por la radiación solar.
Los objetos brillantes son raros en comparación con la población tenue dominante, como se esperaba a partir de modelos de acreción de origen, dado que sólo algunos de los objetos de un tamaño determinado habrían crecido aún más. Esta relación N (D), la población expresa como una función del diámetro, que se refiere a la pendiente como el brillo, ha sido confirmado por las observaciones. La pendiente es inversamente proporcional a alguna potencia del diámetro D.
cuando las medidas actuales dan q = 4 ± 0,5.
Menos formalmente, hay por ejemplo 8 (= 2 3) veces más objetos en 100-200 km gama de objetos de 200-400 kilómetros de alcance. En otras palabras, por cada objeto con el diámetro de 1.000 km (621 millas) no debe estar alrededor de 1000 (= 10 3) Los objetos con diámetro de 100 km (62 millas).
La ley se expresa en esta forma diferencial en lugar de como una relación acumulativa cúbico, porque sólo la parte media de la pendiente puede ser medido; la ley debe romper en tamaños más pequeños, más allá de la medida actual.
Por supuesto, sólo la magnitud se conoce en realidad, el tamaño se infiere suponiendo albedo (no una suposición segura para objetos más grandes).
Desde enero de 2010, el objeto del cinturón de Kuiper más pequeño descubierto hasta la fecha se extiende por 980 m de ancho.
Objetos dispersos
El disco disperso es una región escasamente poblada, la superposición con el cinturón de Kuiper, sino que se extiende hasta 100 UA y más lejos. objetos del disco disperso, (SDO) viajan en órbitas muy elípticas, por lo general también muy inclinada a la eclíptica. La mayoría de los modelos de formación del Sistema Solar muestran ambos KBO y SDO primero se forman en una cinta cometa primordial, mientras que las interacciones gravitacionales posteriores, particularmente con Neptuno, envían los objetos en espiral hacia el exterior; algunos en órbitas estables (los KBO) y algunos en órbitas inestables, convirtiéndose en el disco disperso. Debido a su naturaleza inestable, se cree que el disco disperso a ser el punto de origen de muchos de los cometas de período corto del Sistema Solar. Sus órbitas dinámicas de vez en cuando les obligan en el Sistema Solar interior, convirtiéndose en el primer centauros, y luego cometas de período corto.
De acuerdo con la Minor Planet Center, que cataloga oficialmente todos los objetos transneptunianos, un KBO, en sentido estricto, es cualquier objeto que orbita exclusivamente dentro de la región del cinturón de Kuiper definido independientemente de su origen o composición. Objetos que se encuentran fuera del cinturón están clasificados como objetos dispersos. Sin embargo, en algunos círculos científicos el término "objeto del cinturón de Kuiper" se ha convertido en sinónimo de cualquier helado nativo planeta menor al Sistema Solar exterior cree que ha sido parte de esa clase inicial, aunque su órbita durante la mayor parte de la historia del Sistema Solar ha sido más allá del cinturón de Kuiper (por ejemplo, en la región del disco disperso). A menudo describen los objetos de disco dispersos como. "Objetos del cinturón de Kuiper dispersos" Eris , que se sabe que es más masivo que Plutón, se refiere a menudo como un KBO, pero es técnicamente un SDO. Un consenso entre los astrónomos como para la definición precisa del cinturón de Kuiper todavía no se ha alcanzado, y este asunto sigue sin resolverse.
Los centauros, que normalmente no se consideran parte del cinturón de Kuiper, también se cree que están dispersos objetos, la única diferencia es que ellos fueron dispersados hacia adentro, en lugar de hacia el exterior. La Grupos de Planetas Menores Centro de los centauros y la SDO juntos como objetos dispersos.
Tritón
Durante su período de migración, Neptuno se cree que han capturado a uno de los KBO más grandes y ponerlo en órbita alrededor de sí mismo. Este es su luna Triton, que es la única luna grande en el Sistema Solar para tener una órbita retrógrada; que orbita en la dirección opuesta a la rotación de Neptuno. Esto sugiere que, a diferencia de las grandes lunas de Júpiter y Saturno, que se cree que han aglutinado de girar los discos de material que rodea sus planetas jóvenes padres, Triton era un cuerpo totalmente formado que fue capturado desde el espacio circundante. Captura gravitacional de un objeto no es fácil; se requiere algún mecanismo para frenar el objeto lo suficiente como para ser atrapado por la gravedad del objeto más grande. Tritón puede haber encontrado Neptuno como parte de un sistema binario (muchos KBO son miembros de los binarios; ver más adelante ); eyección del otro miembro del binario por Neptuno podría entonces explicar la captura de Tritón. Triton es sólo ligeramente más grande que Plutón, y el análisis espectral de ambos mundos muestra que están compuestas en gran medida de los materiales similares, tales como metano y monóxido de carbono . Todo esto apunta a la conclusión de que Tritón fue una vez un KBO que fue capturado por Neptuno durante su la migración hacia el exterior.
Grandes KBO
Desde el año 2000, una serie de KBOs con diámetros de entre 500 y 1.500 kilómetros (932 millas), más de la mitad del de Plutón, se han descubierto. 50000 Quaoar, un KBO clásica descubierto en 2002, es de más de 1.200 km de diámetro. Makemake (originalmente (136472) 2005 9 año fiscal, apodado "Conejo de Pascua") y Haumea (originalmente (136108) 2003 EL 61 , apodado "Santa"), ambos anunciaron el 29 de julio de 2005, son más grandes todavía. Otros objetos, tales como 28.978 Ixion (descubierto en 2001) y 20000 Varuna (descubierto en 2000) medida más o menos 500 km (311 millas) de ancho.
Plutón
El descubrimiento de estos grandes KBO en órbitas similares a Plutón llevó a muchos a concluir que, prohibir su tamaño relativo, Plutón no era particularmente diferente de otros miembros del cinturón de Kuiper. No sólo hicieron estos objetos se acercan a Plutón en tamaño, pero muchos también poseían satélites, y eran de composición similar (metano y monóxido de carbono se han encontrado tanto en Plutón y sobre los KBO más grandes). Por lo tanto, al igual que Ceres fue considerado un planeta antes del descubrimiento de sus compañeros de asteroides , algunos comenzaron a sugerir que Plutón también podría ser reclasificado.
El asunto fue llevado a una cabeza por el descubrimiento de Eris , un objeto en el disco dispersado mucho más allá del cinturón de Kuiper, que ahora se sabe que el 27 por ciento más masivo que Plutón. En respuesta, el Unión Astronómica Internacional (IAU), se vio obligado a definir lo que un planeta es , por primera vez, y al hacerlo se incluye en su definición de que un planeta debe haber " limpiado la vecindad de su órbita ". Como Plutón comparte su órbita con tantos KBO, se considerará que no han limpiado su órbita, y así fue reclasificado de un planeta a un miembro del cinturón de Kuiper.
Aunque Plutón es actualmente el mayor KBO, hay dos objetos más grandes conocidos actualmente fuera del cinturón de Kuiper, que probablemente se originó en el cinturón de Kuiper. Estos son Eris y la luna de Neptuno Tritón (que, como se explicó anteriormente, es probablemente un KBO capturado).
A partir de 2008, sólo cinco objetos en el Sistema Solar, Ceres, Eris, y los KBO Plutón, Makemake y Haumea, se enumeran como planetas enanos por la IAU. Sin embargo, 90482 Orcus, 28978 Ixion y muchos otros objetos del cinturón de Kuiper son lo suficientemente grandes como para estar en equilibrio hidrostático; la mayoría de ellos probablemente se clasificarán cuando se sepa más sobre ellos.
Satélites
De los cuatro mayores TNO, tres (Eris, Plutón, Haumea y) poseen satélites, y dos tienen más de uno. Un mayor porcentaje de los KBO más grandes poseen satélites que los objetos más pequeños en el cinturón de Kuiper, lo que sugiere que un mecanismo de formación diferente era el responsable. También hay un gran número de archivos binarios (dos objetos lo suficientemente cerca de la masa estar orbitando "unos a otros") en el cinturón de Kuiper. El ejemplo más notable es el binario Plutón-Caronte, pero se estima que alrededor del 11 por ciento de los KBO existe en los binarios.
Exploración
El 19 de enero de 2006, la primera misión de la nave espacial para explorar el cinturón de Kuiper, Nuevos Horizontes , se puso en marcha. La misión, encabezada por Alan Stern del Instituto de Investigación del Suroeste, llegará a Plutón el 14 de julio de 2015, y, en las circunstancias lo permiten, continuará a estudiar otro KBO todavía as-indeterminado. Cualquier KBO elegido será de entre 25 y 55 millas (40 a 90 km) de diámetro y, idealmente, de color blanco o gris, para contrastar con el color rojizo de Plutón. John Spencer, un astrónomo en la New Horizons equipo de la misión, dice que hay un objetivo para un encuentro con el cinturón de Kuiper post-Plutón aún no se ha seleccionado, ya que están a la espera de los datos de la encuesta del proyecto Pan-Starrs para asegurar la más amplia esfera de opciones posible. El proyecto Pan-Starrs, parcialmente en funcionamiento desde mayo de 2010, será, cuando esté completamente en línea, estudiar todo el cielo con cuatro cámaras digitales 1.4 gigapixel para detectar objetos en movimiento, desde los objetos cercanos a la Tierra a KBO. Para acelerar el proceso de detección, el equipo de New Horizons estableció Cazadores de hielo, un proyecto de ciencia ciudadana que permitió a los miembros del público a participar en la búsqueda de objetivos KBO adecuados; el proyecto posteriormente ha sido trasladado a otro sitio, investigadores de hielo, producido por CosmoQuest.
Otros cinturones de Kuiper
Discos de polvo Para el año 2006, los astrónomos habían resuelto cree que son las estructuras del cinturón de Kuiper como alrededor de las nueve estrellas distintas del Sol Ellos parecen caer en dos categorías: cinturones anchos, con radios de más de 50 UA, y cinturones estrechos (como el nuestro cinturón de Kuiper) con radios de entre 20 y 30 UA y límites relativamente afilados. Más allá de esto, el 15-20% de las estrellas de tipo solar tienen un observada exceso de infrarrojos que se cree para indicar estructuras masivas del cinturón de Kuiper como. Más conocidos discos de escombros alrededor de otras estrellas son bastante jóvenes, pero las dos imágenes de la derecha, tomada por el Telescopio Espacial Hubble en enero de 2006, son de edad suficiente (aproximadamente 300 millones de años) que se han asentado en configuraciones estables. La imagen de la izquierda es una "vista superior" de un cinturón ancho, y la imagen de la derecha es una "vista de borde" de un estrecho cinturón. simulaciones superordenador de polvo en el cinturón de Kuiper sugieren que cuando era más joven, puede haberse parecido a la estrecha anillos vistos alrededor de estrellas más jóvenes.
