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Articulo de referencia

Centauro (pequeño cuerpo del Sistema Solar)

Posiciones de los objetos conocidos del Sistema Solar exterior a partir de 2017. Los centauros orbitan generalmente hacia el interior del cinturón de Kuiper y fuera de los troya...

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Posiciones de los objetos conocidos del Sistema Solar exterior a partir de 2017. Los centauros orbitan generalmente hacia el interior del cinturón de Kuiper y fuera de los troyanos de Júpiter . (escala en UA ; época a partir de enero de 2015; número de objetos entre paréntesis)

En astronomía planetaria , un centauro es un cuerpo pequeño del Sistema Solar que orbita alrededor del Sol entre Júpiter y Neptuno y cruza las órbitas de uno o más de los planetas gigantes. Los centauros generalmente tienen órbitas inestables debido a esto; casi todas sus órbitas tienen vidas dinámicas de solo unos pocos millones de años, [ 1 ] pero hay un centauro conocido, 514107 Kaʻepaokaʻāwela , que puede estar en una órbita estable (aunque retrógrada) . [ 2 ] [ nota 1 ] Los centauros suelen exhibir características tanto de asteroides como de cometas . Reciben su nombre de los centauros mitológicos que eran una mezcla de caballo y humano. El sesgo de observación hacia los objetos grandes hace que la determinación de la población total de centauros sea difícil. Las estimaciones para el número de centauros en el Sistema Solar de más de 1  km de diámetro varían desde tan solo 44 000 [ 1 ] hasta más de 10 000 000. [ 4 ] [ 5 ]

El primer centauro descubierto, según la definición del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) y la que se utiliza aquí, fue 944 Hidalgo en 1920. Sin embargo, no se les reconoció como una población distinta hasta el descubrimiento de 2060 Chiron en 1977. El centauro más grande confirmado es 10199 Chariklo , que con 250 kilómetros de diámetro es tan grande como un asteroide mediano del cinturón principal y se sabe que posee un sistema de anillos . Fue descubierto en 1997.

No se ha fotografiado a ningún centauro de cerca, aunque hay evidencia de que la luna de Saturno , Febe , fotografiada por la sonda Cassini en 2004, podría ser un centauro capturado que se originó en el cinturón de Kuiper . [ 6 ] Además, el Telescopio Espacial Hubble ha obtenido información sobre las características de la superficie de 8405 Asbolus .

Ceres puede haberse originado en la región de los planetas exteriores, [ 7 ] y de ser así, podría considerarse un ex-centauro, pero todos los centauros que se ven hoy en día se originaron en otros lugares.

De los objetos conocidos que ocupan órbitas similares a las de los centauros, se ha descubierto que aproximadamente 30 muestran comas de polvo similares a las de los cometas , con tres, 2060 Chiron , 60558 Echeclus y 29P/Schwassmann–Wachmann 1, que tienen niveles detectables de producción de volátiles en órbitas completamente más allá de Júpiter. [ 8 ] Por lo tanto, Chiron y Echeclus se clasifican como centauros y cometas, mientras que Schwassmann-Wachmann 1 siempre ha tenido la designación de cometa. Se sospecha que otros centauros, como 52872 Okyrhoe , han mostrado comas . Se espera que cualquier centauro que sea perturbado lo suficientemente cerca del Sol se convierta en un cometa.

Clasificación

Un centauro tiene un perihelio o un semieje mayor entre los de los planetas exteriores (entre Júpiter y Neptuno). Debido a la inestabilidad inherente a largo plazo de las órbitas en esta región, incluso centauros como 2000 GM 137 y 2001 XZ 255 , que actualmente no cruzan la órbita de ningún planeta, se encuentran en órbitas que cambian gradualmente y que se verán perturbadas hasta que comiencen a cruzar la órbita de uno o más de los planetas gigantes. [ 1 ] Algunos astrónomos consideran centauros solo a los cuerpos con semiejes mayores en la región de los planetas exteriores; otros aceptan cualquier cuerpo con un perihelio en la región, ya que sus órbitas son igualmente inestables.

Criterios discrepantes

Sin embargo, las distintas instituciones tienen diferentes criterios para clasificar los objetos límite, basándose en valores particulares de sus elementos orbitales :

  • El Centro de Planetas Menores (MPC) define a los centauros como objetos con un perihelio más allá de la órbita de Júpiter ( 5,2 UA < q ) y un semieje mayor menor que el de Neptuno ( a < 30,1 UA ). [ 9 ] El MPC a veces agrupa a los centauros y los objetos dispersos del disco como un solo grupo. [ 10 ]
  • El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) define de manera similar a los centauros como aquellos que tienen un semieje mayor, a , entre los de Júpiter y Neptuno ( 5,5 UA ≤ a ≤ 30,1 UA ). [ 11 ]
  • En contraste, el Sondeo Eclíptico Profundo (DES) define los centauros mediante un esquema de clasificación dinámica. Estas clasificaciones se basan en el cambio simulado en el comportamiento de la órbita actual al extenderse a lo largo de 10  millones de años. El DES define los centauros como objetos no resonantes cuyos perihelios instantáneos ( osculadores ) son menores que el semieje mayor osculador de Neptuno en cualquier momento durante la simulación. Esta definición pretende ser sinónimo de órbitas que cruzan planetas y sugiere vidas útiles comparativamente cortas en la órbita actual. [ 12 ]
  • La colección The Solar System Beyond Neptune (2008) define los objetos con un semieje mayor entre los de Júpiter y Neptuno y un parámetro de Tisserand relativo a Júpiter superior a 3,05 como centauros, clasificando los objetos con un parámetro de Tisserand relativo a Júpiter inferior a este y, para excluir los objetos del cinturón de Kuiper , un corte arbitrario del perihelio a mitad de camino hacia Saturno ( q ≤ 7,35 UA ) como cometas de la familia de Júpiter , y clasificando aquellos objetos en órbitas inestables con un semieje mayor mayor que el de Neptuno como miembros del disco disperso. [ 13 ]
  • Otros astrónomos prefieren definir los centauros como objetos que no resuenan con un perihelio dentro de la órbita de Neptuno que se puede demostrar que probablemente cruzarán la esfera de Hill de un gigante gaseoso dentro de los próximos 10  millones de años, [ 14 ] de modo que los centauros pueden pensarse como objetos dispersos hacia adentro y que interactúan más fuertemente y se dispersan más rápidamente que los objetos típicos del disco disperso.
  • La base de datos de cuerpos pequeños del JPL enumera 910  centauros. [ 15 ] Hay 223 objetos transneptunianos adicionales (objetos con un semieje mayor más alejado del de Neptuno, es decir, 30,1 UA ≤ a ) con un perihelio más cercano a la órbita de Urano ( q ≤ 19,2 UA ). [ 16 ] 

Objetos ambiguos

Los criterios de Gladman y Marsden (2008) [ 13 ] harían que algunos objetos fueran cometas de la familia de Júpiter: Tanto Echeclus ( q = 5,8 UA , T J = 3,03 ) como Okyrhoe ( q = 5,8 UA ; T J = 2,95 ) han sido clasificados tradicionalmente como centauros. Tradicionalmente considerado un asteroide, pero clasificado como centauro por el JPL, Hidalgo ( q = 1,95 UA ; T J = 2,07 ) también cambiaría de categoría a cometa de la familia de Júpiter. 29P/Schwassmann–Wachmann ( q = 5,72 UA ; T J = 2,99 ) ha sido categorizado como centauro y cometa de la familia de Júpiter dependiendo de la definición utilizada.

Otros objetos que se encuentran entre estas diferencias en los métodos de clasificación incluyen (44594) 1999 OX 3 , que tiene un semieje mayor de 32  UA pero cruza las órbitas de Urano y Neptuno. Está catalogado como un centauro exterior por el Sondeo Eclíptico Profundo (DES). Entre los centauros interiores, (434620) 2005 VD , con una distancia al perihelio muy cercana a Júpiter, está catalogado como un centauro tanto por el JPL como por el DES.

Una simulación orbital reciente [ 4 ] de la evolución de los objetos del cinturón de Kuiper a través de la región de los centauros ha identificado una " puerta orbital " de corta duración entre 5,4 y 7,8 UA por la que pasa el 21% de todos los centauros, incluyendo el 72% de los centauros que se convierten en cometas de la familia de Júpiter. Se sabe que cuatro objetos ocupan esta región (29P/Schwassmann–Wachmann, P/ 2010 TO 20 LINEAR-Grauer , P/ 2008 CL 94 Lemmon y 2016 LN 8 ), pero las simulaciones indican que puede haber alrededor de 1000 objetos más >1  km de radio que aún no se han detectado. Los objetos en esta región de puerta pueden mostrar una actividad significativa [ 17 ] [ 18 ] y se encuentran en un importante estado de transición evolutiva que difumina aún más la distinción entre las poblaciones de centauros y cometas de la familia de Júpiter.

Convención de nomenclatura

Según el Grupo de Trabajo para la Nomenclatura de Cuerpos Menores de la Unión Astronómica Internacional (WGSBN; anteriormente Comité de Nomenclatura de Cuerpos Menores [ 19 ] ), los centauros con semiejes mayores menores de 30  UA (dentro de la órbita de Neptuno) y distancias de perihelio mayores de 5,5  UA (fuera de la órbita de Júpiter) deben ser nombrados en honor a los centauros mitológicos , criaturas que son mitad caballo y mitad humano. [ 20 ] : 8 El WGSBN técnicamente cuenta los objetos transneptunianos que cruzan Neptuno (semieje mayor >30  UA, perihelio <30  UA) como centauros y los reserva para un esquema de nombres diferente, [ 20 ] : 8 que se adoptó en 2007 cuando se nombraron los primeros de estos objetos, 65489 Ceto–Forcys y 42355 Typhon–Echidna . [ 19 ] : 286 Según el WGSBN, los objetos transneptunianos que cruzan Neptuno deben ser nombrados en honor a quimeras mitológicas , [ 20 ] : 8 que incluyen criaturas míticas híbridas y que cambian de forma. [ 19 ] : 286 Un ejemplo de un objeto nombrado en esta categoría es 471325 Taowu , cuyo homónimo se dice que es un híbrido de un humano, un tigre y un jabalí. [ 21 ]

Órbitas

Distribución

Órbitas de centauros conocidos [ nota 2 ]

El diagrama ilustra las órbitas de los centauros conocidos en relación con las órbitas de los planetas. Para algunos objetos seleccionados, la excentricidad de las órbitas está representada por segmentos rojos (que se extienden desde el perihelio hasta el afelio).

Las órbitas de los centauros muestran una amplia gama de excentricidad, desde muy excéntricas ( Pholus , Asbolus , Amycus , Nessus ) hasta más circulares ( Chariklo y los que cruzaron la órbita de Saturno , Thereus y Okyrhoe ).

Para ilustrar la variedad de parámetros de las órbitas, el diagrama muestra algunos objetos con órbitas muy inusuales, representados en amarillo  :

  • 1999 XS 35 ( asteroide Apolo ) sigue una órbita extremadamente excéntrica ( e = 0,947 ), lo que lo lleva desde dentro de la órbita de la Tierra (0,94 UA) hasta mucho más allá de Neptuno ( > 34 UA ).
  • 2007 TB 434 sigue una órbita cuasi circular ( e < 0,026 )
  • 2001 XZ 255 tiene la inclinación más baja ( i < 3° ).
  • 2004 YH 32 es uno de los pocos centauros con una inclinación prograda extrema ( i > 60° ). Sigue una órbita tan inclinada (79°) que, si bien cruza desde la distancia del cinturón de asteroides del Sol hasta más allá de la distancia de Saturno, si su órbita se proyecta sobre el plano de la órbita de Júpiter, ni siquiera llega hasta Júpiter.

Más de una docena de centauros conocidos siguen órbitas retrógradas. Sus inclinaciones varían desde modestas ( p. ej ., 160° para Dioretsa ) hasta extremas ( i < 120° ; p. ej ., 105° para (342842) 2008 YB 3 [ 22 ] ). Diecisiete de estos centauros retrógrados de alta inclinación fueron objeto de controversia por tener un origen interestelar. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

Órbitas cambiantes

El semieje mayor de Asbolus durante los próximos 5500 años, utilizando dos estimaciones ligeramente diferentes de los elementos orbitales actuales. Tras el encuentro con Júpiter en el año 4713, los dos cálculos divergen. [ 26 ]

Debido a que los centauros no están protegidos por resonancias orbitales , sus órbitas son inestables dentro de una escala de tiempo de 10 6 – 10 7  años. [ 27 ] Por ejemplo, 55576 Amycus está en una órbita inestable cerca de la resonancia 3:4 de Urano. [ 1 ] Los estudios dinámicos de sus órbitas indican que ser un centauro es probablemente un estado orbital intermedio de objetos que transitan del cinturón de Kuiper a la familia de cometas de período corto de Júpiter . (679997) 2023 RB verá su órbita notablemente cambiada por un acercamiento cercano a Saturno en 2201.

Los objetos pueden ser perturbados desde el cinturón de Kuiper, momento en el que cruzan la órbita de Neptuno e interactúan gravitacionalmente con ese planeta (véanse las teorías sobre su origen ). Entonces se clasifican como centauros, pero sus órbitas son caóticas y evolucionan con relativa rapidez a medida que el centauro realiza repetidos acercamientos a uno o más de los planetas exteriores. Algunos centauros evolucionarán hacia órbitas que cruzan la de Júpiter, momento en el que sus perihelios pueden reducirse hacia el sistema solar interior y pueden ser reclasificados como cometas activos de la familia de Júpiter si muestran actividad cometaria. Por lo tanto, los centauros finalmente colisionarán con el Sol o un planeta, o bien pueden ser expulsados ​​al espacio interestelar tras un acercamiento a uno de los planetas, en particular a Júpiter .

Características físicas

Se cree que Febe , una luna de Saturno fotografiada por la sonda Cassini-Huygens en 2004, es en realidad un centauro capturado.

En comparación con los planetas enanos y los asteroides, el tamaño relativamente pequeño y la distancia de los centauros impiden la observación remota de sus superficies, pero los índices de color y los espectros pueden proporcionar pistas sobre la composición de la superficie y una comprensión del origen de estos cuerpos. [ 27 ]

Bandera

Distribución del color de los centauros

Los colores de los centauros son muy diversos, lo que desafía cualquier modelo simple de composición de la superficie. [ 28 ] En el diagrama lateral, los índices de color son medidas de la magnitud aparente de un objeto a través de filtros azul  (B), visible  (V) (es decir, verde-amarillo) y rojo  (R). El diagrama ilustra estas diferencias (con colores exagerados) para todos los centauros con índices de color conocidos. Como referencia, se muestran dos lunas: Tritón y Febe , y el planeta Marte (etiquetas amarillas, tamaño no a escala).

Los centauros parecen estar agrupados en dos clases:

Existen numerosas teorías para explicar esta diferencia de color, pero se pueden dividir a grandes rasgos en dos categorías:

  • La diferencia de color se debe a una diferencia en el origen y/o composición del centauro (ver origen más abajo).
  • La diferencia de color refleja un nivel diferente de erosión espacial causada por la radiación y/o la actividad cometaria .

Como ejemplos de la segunda categoría, el color rojizo de Pholus se ha explicado como un posible manto de materia orgánica roja irradiada, mientras que Chiron ha tenido su hielo expuesto debido a su actividad cometaria periódica, lo que le da un índice azul/gris. Sin embargo, la correlación con la actividad y el color no es segura, ya que los centauros activos abarcan el rango de colores desde el azul (Chiron) hasta el rojo (166P/NEAT). [ 29 ] Alternativamente, Pholus puede haber sido expulsado recientemente del cinturón de Kuiper, por lo que los procesos de transformación de la superficie aún no han tenido lugar.

Delsanti et al. sugieren múltiples procesos competitivos: enrojecimiento por radiación y rubor por colisiones. [ 30 ] [ 31 ]

Espectros

La interpretación de los espectros suele ser ambigua, debido al tamaño de las partículas y otros factores, pero estos ofrecen información sobre la composición de la superficie. Al igual que con los colores, los espectros observados pueden ajustarse a diversos modelos de la superficie.

Se han confirmado firmas de hielo de agua en varios centauros [ 27 ] (incluidos 2060 Chiron , 10199 Chariklo y 5145 Pholus ). Además de la firma de hielo de agua, se han propuesto otros modelos:

Quirón parece ser el más complejo. Los espectros observados varían según el período de observación. Se detectó la presencia de hielo de agua durante un período de baja actividad, la cual desapareció durante un período de alta actividad. [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]

Similitudes con los cometas

El cometa 38P exhibe un comportamiento similar al de un centauro al realizar acercamientos a Júpiter, Saturno y Urano entre 1982 y 2067. [ 36 ]

Las observaciones de Quirón en 1988 y 1989 cerca de su perihelio revelaron que presentaba una coma (una nube de gas y polvo que se evapora de su superficie). Por lo tanto, ahora se clasifica oficialmente como planeta menor y cometa, aunque es mucho más grande que un cometa típico y aún existe cierta controversia al respecto. Se está monitoreando a otros centauros en busca de actividad cometaria: hasta el momento, dos, 60558 Echeclus y 166P/NEAT, han mostrado dicho comportamiento. 166P/NEAT fue descubierto mientras exhibía una coma, por lo que se clasifica como cometa, aunque su órbita es la de un centauro. Echeclus fue descubierto sin coma, pero recientemente se volvió activo, [ 37 ] por lo que también se clasifica ahora como cometa y asteroide. En total, hay aproximadamente 30 centauros en los que se ha detectado actividad, con una población activa sesgada hacia objetos con distancias al perihelio más pequeñas. [ 38 ]

Se ha detectado monóxido de carbono en Echeclus [ 8 ] y Chiron [ 39 ] en cantidades muy pequeñas, y se calculó que la tasa de producción de CO derivada era suficiente para explicar la coma observada. La tasa de producción de CO calculada tanto para Echeclus como para Chiron es sustancialmente menor que la que se observa típicamente para 29P/Schwassmann-Wachmann [ 17 ] , otro cometa distante y activo que a menudo se clasifica como un centauro.

No existe una distinción orbital clara entre centauros y cometas. Tanto 29P/Schwassmann–Wachmann como 39P/Oterma han sido denominados centauros, ya que tienen órbitas típicas de centauro. El cometa 39P/Oterma se encuentra actualmente inactivo y solo se observó activo antes de que Júpiter lo perturbara a una órbita de centauro en 1963. [ 40 ] El débil cometa 38P/Stephan–Oterma probablemente no mostraría una coma si tuviera una distancia de perihelio más allá de la órbita de Júpiter a 5  UA. Para el año 2200, el cometa 78P/Gehrels probablemente migrará hacia afuera a una órbita similar a la de un centauro.

Períodos de rotación

Un análisis periodograma de las curvas de luz de Quirón y Cariclo da respectivamente los siguientes períodos de rotación: 5,5 ± 0,4 h y 7,0 ± 0,6 h. [ 41 ]

Tamaño, densidad, reflectividad

Infografía que muestra una comparación de tamaños, albedo y colores de varios centauros grandes.
Comparación de tamaños, albedos y colores de varios centauros grandes con diámetros medidos.

Los centauros pueden alcanzar diámetros de hasta cientos de kilómetros. Los centauros más grandes tienen diámetros superiores a 300  km y residen principalmente más allá de las 20 UA . [ 42 ]

Hipótesis de origen

El estudio del origen de los centauros cuenta con numerosos avances recientes, pero las conclusiones aún se ven limitadas por la escasez de datos físicos. Se han propuesto diferentes modelos para explicar el posible origen de los centauros.

Las simulaciones indican que la órbita de algunos objetos del cinturón de Kuiper puede ser perturbada, lo que resulta en la expulsión del objeto para que se convierta en un centauro. Los objetos del disco disperso serían dinámicamente los mejores candidatos (por ejemplo, los centauros podrían ser parte de un disco disperso "interno" de objetos perturbados hacia adentro desde el cinturón de Kuiper) para tales expulsiones, pero sus colores no coinciden con la naturaleza bicolor de los centauros. Los plutinos son una clase de objetos del cinturón de Kuiper que muestran una naturaleza bicolor similar, y hay sugerencias de que no todas las órbitas de los plutinos son tan estables como se pensaba inicialmente, debido a la perturbación de Plutón . [ 43 ] Se esperan más desarrollos con más datos físicos sobre los objetos del cinturón de Kuiper.

Algunos centauros pueden tener su origen en episodios de fragmentación, posiblemente desencadenados durante encuentros cercanos con Júpiter. [ 44 ] Las órbitas de los centauros 2020 MK 4 , P/2008 CL94 (Lemmon) y P/2010 TO20 (LINEAR-Grauer) pasan cerca de la del cometa 29P/Schwassmann–Wachmann , el primer centauro descubierto, y son posibles encuentros cercanos en los que uno de los objetos atraviesa la coma de 29P cuando está activo. [ 44 ]

Al menos un centauro, 2013 VZ 70 , podría tener su origen entre la población irregular de lunas de Saturno a través de un impacto, fragmentación o disrupción de marea. [ 45 ]

Centauros notables

  1. ↑ La clase se define por la distancia del perihelio y el afelio del objeto: S indica un perihelio/afelio cerca de Saturno, U cerca de Urano, N cerca de Neptuno y K en el cinturón de Kuiper.

Véase también

Notas explicativas

  1. ↑ Para críticas a esta idea, véase: [ 3 ]
  2. ↑ Para los fines de este diagrama, un objeto se clasifica como centauro si su semieje mayor se encuentra entre Júpiter y Neptuno.

Referencias

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