La nueva estructura del Sistema Solar
Conferencia
Por Jesús A. Guerrero Ordáz.
Asociación Larense de Astronomía, ALDA.
11 de Febrero del 2004.
Introducción.
Hace tiempo, a comienzos del siglo XVII, un viejo florentino dirigió al cielo un instrumento concebido para la guerra y movió los cimientos de la ciencia. Sus descubrimientos trazaron el rumbo de los nuevos tiempos. En la actualidad, el desarrollo de los medios para auscultar el Universo han acumulado una cantidad tal de datos y evidencias, que nos encontramos en el umbral de un acontecimiento de similar envergadura al ocurrido hace casi 400 años.
Vuelo rasante.
Galileo Galilei, una noche de enero del 1610, observó cómo unos objetos celestes giraban en torno al planeta Júpiter y obtuvo la comprobación experimental de una teoría en la que él, ya creía: la teoría heliocéntrica del Universo, desarrollada por un astrónomo polaco de nombre Nicolás Copérnico.
Esa noche, la observación realizada por Galileo, se constituyó en un hito que marcó el desarrollo de la astronomía planetaria. De nada sirvió la obligada adjuración y la encarcelación de Galileo con la prohibición de hacer ciencia; ya el Sol había tomado el centro de nuestro sistema y no lo abandonaría más.
El viejo edificio en donde se había montado la concepción del Universo se venía abajo. Las observaciones realizadas por astrónomos, cada día más exactas, habían minado sus estructuras.
Epiciclos, deferentes: entuertos concebidos por el hombre para intentar explicar los movimientos de los planetas, habían intrincado tanto la respuesta, que Johanes Kepler se permitió expresar un día que si Dios le hubiese pedido ayuda para crear los planetas y producir sus movimientos, el habría sugerido algo mucho más simple.
Fue Johanes Kepler quien encontró la respuesta del movimiento planetario en la sencillez de una elipse, publicando la tercera de sus leyes del movimiento planetario en el libro Harmonices Mundi, en 1619.
Han transcurrido 385 años desde estos eventos y no deja de conmover nuestra imaginación que las soluciones a las que llegaron Nicolás Copérnico y Johanes Kepler, ya habían sido previstas por Aristarco de Samos y Apolonio de Pergamo 19 siglos antes en ese inmenso faro de la humanidad que constituyó la Gran Biblioteca de Alejandría: una extraordinaria proeza del pensamiento humano.
En 1687 (68 años después de estos acontecimientos), Isaac Newton publica su Ley de Gravitación Universal y suministra la herramienta matemática que explica las Leyes del movimiento planetario de Kepler.
Casi 100 años después, en 1781, el astrónomo alemán nacionalizado inglés, William Herschel, utilizando un telescopio de fabricación casera, descubre al planeta Urano. Inmediatamente se produce un revuelo mundial: la circunstancia de descubrir algo inesperado siempre conmociona la mente humana.
Inmediatamente los astrónomos se dan cuenta de algo: las distintas posiciones que adopta el planeta no concuerdan exactamente con lo predicho por la Ley de Gravitación Universal.
50 años de desarrollo de la Matemática le permiten a dos jóvenes en lugares distintos: Urbain Le Verrier (Francia) y John Adams (Inglaterra) a realizar los cálculos de la posición de un hipotético planeta que produce las perturbaciones de posición a Urano. Cada uno de ellos remite sus resultados a sitios distintos: Le Verrier al Observatorio de Berlín y Adams al Observatorio de Greenwich. Johann Galle, en el Observatorio de Berlín, siguiendo los cálculos de Le Verrier, encuentra al planeta Neptuno en 1846.
Todo se vuelca en halagos al ingenio humano. La mecánica celeste y su gran triunfo. Casi se proyecta la imagen de que podemos predecir y conceptuar todo el cosmos circundante.
Hasta aquí, tenemos un Sistema Solar simétrico: planetas rocosos hacia las cercanías del Sol, planetas gaseosos hacia los extremos. Todo encaja perfectamente con los desarrollos teóricos realizados por Laplace y otros. Una sola circunstancia perturba la simetría del Sistema Solar. Antes del descubrimiento de Neptuno y a partir de 1801, se comenzaron a descubrir una serie de pequeños cuerpos que giraban en torno al Sol. En la madrugada del 01 de enero de 1801, Guiseppe Piazzi descubre un objeto, que posteriormente recibiría el nombre de Ceres. Posteriormente siguieron Pallas (por Olbers en 1802), Juno (por Harding en 1804), Vesta (por Olbers en 1807) y Astraea (por Hencke en 1845).
Los fenómenos que se detectaron en Urano, se siguen observando en Neptuno, lo que motiva a la continuación de la búsqueda de nuevos mundos.
Muchos astrónomos y algunos observatorios se dieron a la tarea de buscar al gigante faltante del Sistema Solar.
Finalmente, el 18 de febrero de 1930, el joven Clyde Tombaugh, un astrónomo aficionado que fue contratado por el Observatorio Lowell para realizar las pesquisas de las placas fotográficas, descubre al planeta Plutón.
Los análisis iniciales producen gran consternación entre los astrónomos. Se esperaba un gran planeta gaseoso y se descubre un pequeño planeta rocoso, con una masa equivalente al 14% la masa de nuestra Luna.
La controversia por la presencia de Plutón crece: A pesar de su baja densidad el planeta es rocoso. Su escaso tamaño y masa conducen a la conclusión de que Plutón no es el causante de las perturbaciones que se observan en los planetas Urano y Neptuno, pero ¿Entonces, quien?
Desde ese mismo instante se divide la opinión de los astrónomos sobre la naturaleza de Plutón. A pesar que la Unión Astronómica Internacional (IAU) lo bautiza como planeta, algunos astrónomos lo consideran un satélite escapado de Neptuno.
En la década del 50, tres grandes científicos postulan teorías que buscan explicar la estructura del Sistema Solar. El primero de ellos, Jan Oort, postuló la existencia de una inmensa nube de residuos que rodeaba al Sol. Estos residuos, verdaderos fósiles de la formación del Sistema Solar, son la fuente inagotable de cometas, quienes desde los confines del Sistema Solar, se precipitan al Sol debido a perturbaciones producidas por otros cuerpos estelares, preferiblemente estrellas.
Los otros dos, Kenneth Edgeworth y Gerard Kuiper, bosquejaron la existencia de un segundo cinturón de asteroides, más allá de la órbita de Neptuno.
Bajo este esquema, arribamos al año 1977. Charles Kowal descubre un cuerpo opaco situado entre las órbitas de Saturno y Urano. Es catalogado como cometa y recibe el nombre de 85P/Quirón. Pero algo inquieta a los astrónomos: es el primer cometa al que se le detecta actividad en regiones muy alejadas del Sol.
Estudios posteriores, determinan que Quirón también tiene características de asteroide (2060 Quirón), siendo el primer objeto en su tipo.
¿Qué hace un asteroide en esa zona? Algunos astrónomos desempolvan una vieja teoría que anunciaba la existencia de un segundo cinturón de asteroides.
Para terminar de enredar la situación, en 1978, se descubre el satélite de Plutón y se modifica una concepción sobre “satélites”. Hasta ese entonces, la relación de masas existente entre el objeto nodriza y su satélite era de 1:1.000. La mayor relación de masas la tenía el sistema Tierra – Luna (1:60). El descubrimiento de Caronte, dispara la relación a 1:10. Esto conduce a algunos astrónomos a considerar a Plutón – Caronte, como un sistema doble.
En 1992, Jane Luu y Dave Jewitt, en un estudio denominado “Eclíptica Profunda” descubre un objeto girando más allá de la órbita de Neptuno (1992 QB1). En los meses siguientes se realizan nuevos descubrimientos, lo que permite comprobar la existencia de un segundo cinturón de asteroides situado más allá de la órbita de Neptuno.
Inmediatamente recibe el nombre de “Cinturón Edgeworth – Kuiper (EKB)” y los objetos en él EKO. Hasta los momentos se han descubierto más de 550 objetos, todos con diámetros mayores de 100 kilómetros.
Uno de esos objetos, el 2000 EB 173 (Huya) fue descubierto desde el Observatorio de Llano del Hato, en Mérida.
A partir de 1995, con el descubrimiento del primer planeta fuera del Sistema Solar, denominado extrasolares o exoplanetas, comenzamos a mirar nuestro sistema planetario de manera distinta: existen una diversidad de cuerpos y objetos celestes que no encajan en nuestras definiciones.
El problema.
Uno de los principales problemas que ha tenido la comunidad científica que trabaja en la comisión encargada de fenómenos planetarios es que la misma avanza en los estudios y descubrimientos con conceptos acuñados por los griegos en el año 300 a.C.
El descubrimiento de Ceres, en 1801, debió plantear la siguiente gran interrogante ¿Cómo puede existir un planeta entre dos planetas conocidos desde la más remota antigüedad?
El descubrimiento de Caronte, luna de Plutón, produjo una profunda revisión de las características que debían tener los satélites: una relación de masas tan grande como la existente entre Plutón y Caronte, lo acercan más a un sistema de planeta doble, que a uno planeta – satélite.
¿Cómo podemos utilizar la misma denominación de planetas para dos cuerpos tan distintos como la Tierra y Júpiter?
El descubrimiento de planetas extrasolares (exoplanetas) con características tan disímiles, están obligando a establecer las cualidades que debe cumplir un cuerpo celeste para ser denominado planeta.
Una solución.
Un grupo de astrónomos, liderizados por Gibor Basri han propuesto una solución controversial al asunto:
Se pasa por la necesidad de definir lo que es un planeta y una estrella. Para ello acuñan el término de PLANEMO (Objeto de Masa Planetaria) y FUSOR (Objeto capaz de producir fusión).
Los planemo tienen dos límites: uno superior y otro inferior. El límite superior se encuentra definido por el tamaño necesario para comenzar a producir la fusión de Deuterio (13 masas de Júpiter). El límite inferior estaría definido por aquel en donde el cuerpo posee la gravedad necesaria para constituirse en un geoide o cuerpo esferoidal.
El Fusor, es aquel objeto con la masa necesaria para comenzar a producir fusión del Deuterio e Hidrogeno en su interior. En este sentido un fusor es un objeto desde las Enanas marrones (30-50 masas de Júpiter) en adelante. Las enanas rojas tienen unas 300 masas jovianas y las enanas amarillas, tipo Sol, unas 1.000.
Para estos científicos planetarios, un planeta es un planemo que gira en torno a un fusor.
Esta definición permite englobar en una sola clasificación a todos los objetos que se han descubiertos hasta la actualidad, incluyendo el recientemente descubierto HD 209458b, bautizado Osiris, ya que se encuentra tan cerca de la estrella nodriza, que se está evaporando. Este tipo de planeta recibió la clasificación de “Cthoniano”. En Osiris se detectó oxigeno y carbono.
En febrero del 2001, el Grupo de Trabajo para Planetas Extrasolares de la IAU, aceptó el límite superior para la definición de planeta, pero no tomó decisión alguna sobre el límite inferior para nuestro Sistema Solar.
Esta cautelosa decisión, busca demorar una definición que permitiría el ingreso a la lista de planetas al asteroide Ceres y a Objetos Transneptunianos (TNO) cómo Quaoar, Ixión, Varuna y Radamanthus.
Nuestro sistema solar pasaría de 9 planetas a unos 14, con la posibilidad cierta de sobrepasar los 20 dentro de muy poco tiempo.
Es bueno recordar que todavía permanece sin descubrir el objeto que produce las perturbaciones en Urano y Neptuno.
Lo que se avecina.
El descubrimiento de hielo de agua en Marte, conjuntamente con la posibilidad de encontrar vida fosilizada en la superficie del planeta.
El próximo arribo a Saturno de la nave espacial Cassini y el despliegue de la sonda Huygens en su luna más importante, Titán, en donde se sospecha la existencia de compuestos orgánicos.
El descubrimiento de océanos debajo de la corteza congelada de la luna Europa de Júpiter.
El próximo retorno a la Tierra de partículas de polvo cometario, recolectadas por la nave espacial Stardust, el pasado 2 de enero.
El próximo lanzamiento de la misión Rosetta, que posará una sonda, bautizada Philae en el núcleo del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
La sonda Messenger, a ser lanzada en Mayo de este año, estudiará en profundidad el planeta Mercurio, sin visita desde 1974, cuando la sonda Mariner 10 pasó por sus cercanías.
Para el 2006 se prevé el lanzamiento de la nave News Horizons hacia el planeta Plutón, al cual arribará en el 2015.
El desarrollo y emplazamiento de grandes telescopios con base en tierra y con tecnología para eliminar las distorsiones producidas por la atmósfera, hacen que los años venideros sean de gran expectativa.
Es muy factible que el Sistema Solar que estudien nuestros nietos en sus escuelas tenga profundas diferencias con el estudiado por nosotros.