Nuevas pistas sobre posibles planetas desconocidos en el sistema solar

Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno (sin contar a Plutón desde hace unos años) son los planetas conocidos del sistema solar. ¿Pero habrá más? ¿Al menos un Planeta 9 o X? Esta cuestión es objeto de numerosos estudios y debate entre los astrónomos.

Dos de ellos, los hermanos Carlos y Raúl de la Fuente Marcos, de la Universidad Complutense de Madrid, han publicado varios artículos donde plantean la existencia de uno, incluso más, planetas desconocidos en nuestro sistema solar, tras investigar las órbitas de algunos objetos transneptunianos (TNO, por sus siglas en inglés) que se mueven más allá de Neptuno.

Ahora presentan un nuevo trabajo en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society con un enfoque diferente, centrado en el análisis de las distancias y velocidades radiales de objetos en esa región, y las conclusiones siguen apuntando a que más allá de Plutón puede haber mundos que todavía no hemos descubierto.

El estudio de las distancias y velocidades radiales de objetos transneptunianos apuntan a que podría haber más planetas de los que conocemos en el sistema solar

“La mayoría de los estudios hacen uso de las órbitas que, en el caso de objetos distantes con arcos cortos (pocos meses frente a períodos orbitales de miles de años) son muy inciertas, con incertidumbres asociadas a elementos orbitales (como el semieje mayor, la excentricidad o la orientación espacial) superiores al 50 %”, apunta Carlos de la Fuente Marcos a SINC.

“Sin embargo –añade–, los valores de la distancia radial (distancia del objeto a nuestro planeta) y la velocidad radial (velocidad del objeto respecto a la Tierra en la dirección que los separa) en una época próxima a su descubrimiento tienen incertidumbres de pocos puntos porcentuales. Por tanto, cualquier conclusión derivada a partir de las distribuciones radiales es bastante más sólida que las basadas en elementos orbitales”.

 

Objetos del acantilado de Kuiper

Teniendo esto en cuenta, los autores se han centrado en los TNO del cinturón de Kuiper, un conjunto de cuerpos helados que orbitan alrededor del Sol a una distancia de entre 30 y 50 unidades astronómicas (ua). En concreto, los que se mueven próximos al acantilado de Kuiper, la parte más alejada del cinturón donde la densidad de los objetos que lo pueblan decrece drásticamente.

Disposición de los planetas y el cinturón de Kuiper en el sistema solar. / ESA

Más allá de este ‘acantilado’ y de las 50 ua nuestra visión se vuelve borrosa, ya que los objetos son cada vez más tenues y sus periodos orbitales abarcan varios siglos. La obtención de imágenes en profundidad utilizando los mayores telescopios podría superar el primer problema, pero los derivados del segundo se abordan mejor con análisis estadísticos de datos conocidos.

 

Comparar con cinturón de asteroides y Atira

Es lo que han hecho los autores, comparado las distancias y velocidades radiales de estos objetos transneptunianos con las de otros del sistema solar localizados en escenarios análogos con los que hasta ahora no se había contrastado: el cinturón principal de asteroides –situado entre las órbitas de Marte y Júpiter– y los llamados objetos de tipo Atira, cuyas órbitas son interiores a la de la Tierra e interaccionan solo con Venus y Mercurio.

Los resultados y las gráficas revelan que las distribuciones de los TNO y los asteroides del cinturón principal tienen un aspecto similar. “Por tanto, si la estructura que se observa en el caso del cinturón de asteroides se debe a las perturbaciones seculares inducidas por Júpiter y Saturno, es lógico suponer que lo que vemos con los objetos situados más allá del acantilado de Kuiper podría estar generado por perturbaciones de planetas transplutonianos por descubrir”, apunta De la Fuente Marcos, quien destaca “un hueco bastante revelador a unas 72 ua que podría ser fruto de resonancias” con esos mundos desconocidos.

Se observa un 'hueco' bastante revelador a unas 72 unidades astronómicas que podría ser fruto de resonancias con posibles planetas desconocidos

Carlos de la Fuente Marcos (UCM)

Ilustración de los cuerpos helados del cinturón de Kuiper y distribución de distancias radiales de los casi 3600 objetos transneptunianos (TNO) conocidos. Destaca el ‘hueco’ a unas 72 unidades astronómicas (línea amarilla), que podría ser fruto de resonancias con ‘perturbadores’ o planetas por descubrir. / ESO/M. Kornmesser / C. y R. de la Fuente Marcos/MNRASL

Aunque resulte tentador atribuir ese hueco a uno o más perturbadores masivos localizados en los confines del sistema solar, ¿es la evidencia suficientemente sólida? Para responder a esta pregunta, los dos astrónomos recurrieron a la otra analogía con los 31 asteroides de tipo Atira conocidos. Sus órbitas nunca se alejan más de una unidad astronómica del Sol, y solo interactúan directamente (experimentan encuentros cercanos) con Venus y Mercurio.

Primero calcularon las distancias ‘nodales’ entre cada par de estos objetos o nodos, y así comprobaron que, de alguna manera, tanto Venus como Mercurio controlan los encuentros cercanos entre ciertos pares de Atiras. A continuación realizaron el mismo tipo de estudio para los TNO extremos y aparece un patrón similar, donde las distancias internodales más pequeñas parecen estar situadas en zonas concretas donde, a priori, no hay nada conocido.

Podría existir un 'perturbador' a unas 140 unidades astronómicas del Sol y otro más distante a unas 300 ua

Según los autores, “si las distribuciones de ciertas distancias nodales tienen un origen similar, entonces podemos argumentar que probablemente existe un perturbador a unas 140 unidades astronómicas del Sol y otro más distante a unas 300 ua”: dos mundos nuevos por descubrir mucho más allá de Plutón. Por comparar, la Tierra está a 1 ua de nuestra estrella.

 

Más estudios se suman a la búsqueda

Las conclusiones de este trabajo son consistentes con las de otros estudios, como uno reciente publicado por investigadores japoneses en The Astronomical Journal, “a pesar de que nosotros realizamos análisis estadísticos de datos observacionales y ellos hacen uso de simulaciones numéricas”, apunta De la Fuente Marcos, quien también recuerda que “ el primer y único trabajo que hasta la fecha había usado distancias radiales es uno de 2001 de Chad Trujillo y Michael Brown”.

Estos dos astrónomos estadounidenses publicaron después por separado diversos trabajos en este campo. En 2016, por ejemplo, Brown y otro colega del Instituto de Tecnología de California (Caltech) afirmaron haber encontrado pruebas de la existencia de un planeta gigante difícil de observar por su órbita extraña y alargada en los confines del sistema solar. De momento, no se ha confirmado.

Por su parte, Trujillo, actualmente en la Universidad de Arizona de Norte, junto a Scott S. Sheppard del Instituto Carnegie y David Tholen de la Universidad de Hawái, descubrieron hace un lustro los objetos del sistema solar más lejanos jamás observados: 2018 VG18 o Farout, un planeta enano situado a unas 120 ua del Sol, y 2018 AG37 o Farfarout a 132 ua.

Respecto a la posibilidad de que aparezca un verdadero Planeta 9 o X en el sistema solar, Trujillo comenta a SINC: “Creo que la hipótesis de un solo planeta ha sido cubierta por mucha gente, pero en realidad yo pediría a los investigadores en general que explorasen hipótesis adicionales, como la de múltiples planetas o la de un disco de material que pudiera causar los efectos orbitales observados. Algunos trabajos lo han hecho, pero son muy pocos en comparación con la hipótesis del planeta único”.

También considera que hay que ponerse de acuerdo en definiciones como la de TNO extremo (ETNO, por sus siglas en inglés), ya que los distintos valores considerados (de distancia mínima al Sol y semieje mayor orbital) pueden dar resultados diferentes.

En cualquier caso, señala Trujillo, “necesitamos una muestra mayor que deje más claro qué objetos de este tipo están potencialmente afectados por un planeta hipotético dado. También más observaciones de sondeos que no estén sesgados a favor de un planeta o una definición de ETNO en particular, algo en lo que estoy trabajando con Sheppard y Tholen”.

 

¿Y si hubiera otras explicaciones?

Por otra parte, también se plantean hipótesis diferentes sobre lo que puede estar afectando al movimiento de estos objetos transneptunianos. Hace unos meses, otros dos astrónomos estadounidenses publicaron un artículo donde señalan que la llamada dinámica newtoniana modificada (MOND, por sus siglas en inglés), capaz de explicar la rotación de galaxias sin invocar a la materia oscura, también puede explicar las anomalías orbitales observadas en los cuerpos del cinturón de Kuiper sin necesidad de recurrir a un noveno planeta.

De la Fuente Marcos ofrece su opinión: “Las teorías MOND están recibiendo bastante atención en contextos galácticos y cosmológicos, sin embargo, es discutible que puedan aportar algo para el sistema solar, donde la mecánica newtoniana y las correcciones relativistas para objetos cercanos al Sol siempre han resultado suficientes para realizar predicciones satisfactorias”.

Una de las hipótesis plantea la existencia de un exoplaneta en los confines de nuestro sistema solar

La última y sorprendente propuesta en todas estas investigaciones la ha publicado hace unos días el astrofísico Amir Siraj de la Universidad de Princeton (EE UU) en The Astrophysical Journal Letters, donde plantea no solo que puede haber planetas más allá de Plutón, sino que, además, podrían proceder de otra estrella. Es decir, exoplanetas dentro del propio sistema solar.

El análisis teórico de Siraj no se basa en objetos transneptunianos, sino en cálculos relacionados con planetas flotantes o ‘vagabundos’. Nuestro Sol, en sus inicios, pudo haber capturado alguno de ellos, con una masa similar a la de Marte, que ahora se estaría moviendo a distancias de hasta más de 1.000 ua.

Los grandes telescopios que están actualmente en construcción podrían resolver el misterio en los próximos años. Mientras tanto, el debate sigue abierto, y la búsqueda de nuevos mundos en nuestro sistema solar continúa.

Referencia:

C de la Fuente Marcos, R de la Fuente Marcos. “Past the outer rim, into the unknown: structures beyond the Kuiper Cliff”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, enero 2024.