Cinturó de Kuiper

De Viquipèdia

El cinturó de Kuiper és una àrea del sistema solar que s'esté des de l'òrbita de Neptú (a 30 UA) fins a 50 UA del Sol. Aquesta àrea conté diversos cossos celestes (fins ara se n'han descobert uns 800) alguns dels quals de més de 1000 km de diàmetre. Els objectes del cinturó de Kuiper (KBO per les sigles en anglès de Kuiper Belt Objects), juntament amb els objectes del disc dispers i els del núvol d'Oort formen el grup dels objectes transneptunians. Al seu torn, els objectes del cinturó de Kuiper es divideixen en diversos grups, principalment en plutins, cubewanos i twotinos.

[edita] Orígens

Visió artística del cinturó de Kuiper i de l'encara més distant núvol d'Oort.

Es creu que durant els primers temps del sistema solar, la interacció de Neptú amb diversos cossos menors va modificar l'òrbita del planeta allunyant-lo del Sol. En el procés, Neptú va escombrar, gravitacionalment, tots els cossos que es trobaven a menys de 40 UA del Sol, excepte aquells que fortuïtament es trobaven en una ressonància orbital 3:2 amb el planeta. Aquests cossos ressonants van formar els plutins i els cossos desplaçats els cubewanos.

Els primers astrònoms que van suggerir l'existència d'aquest cinturó van ser Frederick C. Leonard el 1930 i Kenneth E. Edgeworth el 1943. El 1951, Gerard Kuiper no només va postular l'exitència del cinturó sinó que també va suggerir que era la font dels cometes de període curt (els que tenen un període orbital de menys de 200 anys). Al G. W. Cameron el 1962, Fred L. Whipple el 1964, i Julio Fernandez el 1980 van continuar perfilant la teoria sobre l'existència del cinturó. Finalment, l'any 1992, es va descobrir el primer objecte que formava part d'aquest cinturó, (15760) 1992 QB₁. Des de llavors el cinturó s'anomena cinturó de Kuiper o, a vegades, cinturó d'Edgeworth-Kuiper. Alguns grups de científics recomanen fer servir el nom de objecte transneptunià per a evitar controvèrsies sobre el crèdit del descobriment, però aquest nom no és un sinònim ja que inclou també els objectes situats més enllà del límit de 50 UA.

[edita] Classificació i trajectòries orbitals

Projeccions de les òrbites dels plutins (vermell) i dels objectes clàssics o cubewanos (blau). La línia groga és l'òrbita de Neptú.

Segons la definició actual, els KBO són els objectes amb semiexos majors entre les 30 i 50 UA del Sol. Inicialment, es pensava que el cinturó de Kuiper era "pla" (format per objectes amb òrbites amb baixa inclinació) en oposició a les altes inclinacions dels objectes del disc dispers. Actualment, la distribució de les inclinacions orbitals forma dos pics al voltant dels 4º i els 30-40º, donant origen a una divisió en dos grups: els objectes "freds" (baixa inclinació) i els "calents" (alta inclinació). El grup "fred" s'hauria originat a l'exterior de l'òrbita de Neptú mentre que els cossos "calents" haurien migrat cap a l'exterior degut a la interacció gravitacional amb el planeta. La terminologia fred/calent prové de l'analogia amb les partícules en un gas, on quan la temperatura augmenta també ho fa la velocitat relativa entre les partícules.

La forma més habitual de classificar els objectes del cinturó de Kuiper és segons la seva ressonància orbital amb Neptú, encara que la majoria d'aquests objectes no tenen cap ressonància. Segons aquest sistema, podem distingir els següents grups:

• Plutins (~180 membres): el seu nom significa Plutons petits. Tenen semiexos majors al voltant de les 39,4 UA i ressonància orbital 2:3. L'òrbita de Plutó compleix aquests requisits i d'aquí prové el nom del grup.
• Cubewanos (~625 membres): també anomenats "objectes del cinturó de Kuiper clàssics". És el grup més nombrós. Tenen semiexos majors entre les 42 i les 48 UA i no tenen cap ressonància orbital. El primer membre del grup que es va descobrir va ser (15760) 1992 QB₁. QB1 en anglès es pronuncia kiubeuan i d'aquí prové el nom del grup. L'apel·latiu "clàssics" prové del fet que la majoria tenen excentricitats baixes tal com s'esperaria segons la teoria actual que explica la seva formació a partir de l'aglomeració d'objectes en un disc dinàmicament fred.
• Twotinos (14 membres): nom no oficial per descriure els objectes amb ressonància 1:2 (47,7 UA).
• Altres ressonàncies on s'han descobert objectes són:

1. 1:1 (30,07 UA): Troians de Neptú (4 membres ).
2. 4:5 (34,89 UA) (4 membres).
3. 3:4 (36,42 UA) (4 membres).
4. 3:5 (42,27 UA) (4 membres).
5. 4:7 (43,66 UA) (8 membres).
6. 5:9 (44,50 UA) (2 membres).
7. 3:7 (52,90 UA) (1 membre).
8. 2:5 (55,39 UA) (14 membres).
9. 1:3 (62,55 UA) (1 membre).

• Altres TNO (~115 membres):Objectes del cinturó de Kuiper que no compleixen cap de les anteriors caracteristiques.

[edita] El límit exterior

La frontera exterior del cinturó de Kuiper no està definida de manera arbitrària, tot el contrari, a partir d'una certa distància (50 UA) s'observa una desaparició real i sobtada d'objectes. Aquesta zona de vegades s'anomena "forat de Kuiper" o "singlera de Kuiper". La causa de l'existència d'aquest límit es desconeix però existeixen diverses explicacions possibles:

• La pertorbació gravitacional causada pel pas d'una estrella a 150 UA del Sol fa milers de milions d'anys.
• La presència d'un objecte de la mida de la Terra o Mart que escombraria les restes.
• La màxima distància a la que els objectes van ser desplaçats després de la migració de Neptú.
• El límit reflexa una deficiència en el nombre d'objectes de gran mida, i per tant més fàcilment observables, a partir de certa distància. És a dir que existeixen altres objectes més enllà del límit però són massa petits per a ser observats amb els mètodes actuals. En els últims anys, aquesta explicació ha perdut força ja que tots els intents de trobar objectes més distants han fallat.

[edita] Objectes dispersos del cinturó de Kuiper

Superposant-se amb el límit exterior del cinturó de Kuiper i estenent-se fins a una gran distància cap a l'exterior dels sistema solar hi ha objectes amb òrbites molt excèntriques e inclinades anomenats "objectes del disc dispers" o SDO (scattered disk objects). Per contra, a l'interior del cinturó de Kuiper trobem el grup dels centaures. Alguns astrònoms creuen que els centaures i els SDO tenen un origen comú en el cinturó de Kuiper: mentre que els primers són objectes que van ser expulsats cap a l'interior del sistema solar, els segons ho van ser cap a l'exterior. A més, objectes en òrbites intermitges com (29981) 1999 TD₁₀ fan la classificació encara més borrosa i, de fet, el Minor Planet Center llista els centaures i els SDO junts. En reconeixement a aquesta classificació borrosa, alguns científics utilitzen el terme objecte dispers del cinturó de Kuiper o SKBO scattered Kuiper belt object per a classificar tant els centaures com els objectes del disc dispers.

[edita] Mida i composició

La majoria de KBO estan formats per gel amb matèria orgànica (detectada amb espectroscòpia). Tenen, per tant, la mateixa composició que els cometes.

No es fàcil estimar el diàmetre dels KBO. Pels objectes amb òrbita molt ben coneguda (com Plutó o Caront), els diàmetres es poden mesurar per ocultació. Per als KBO grans, els diàmetres es poden estimar amb mesures tèrmiques (d'infraroigs).

[edita] Objectes descoberts fins ara

Els objectes més grans del cinturó de Kuiper (els Plutins (vermell) i els cubewanos (blau)). Els diàmetres són a escala. A l'eix horitzontal, el semieix major i l'excentricitat i al vertical la inclinació. En gris es mostren 2004 XR₁₉₀ i 2003 UB₃₁₃ per comparació.

S'han descobert més de 800 objectes del cinturó de Kuiper, gairebé tots a partir de 1992. Les dues úniques excepcions són el planeta Plutó (el 1930) i Caront, el més gran dels seus satèl·lits (el 1978). Durant molts anys no es va considerar aquests dos cossos com a membres del cinturó de Kuiper. L'any 1992, el descobriment de (15760) 1992 QB₁ va desencadenar el descobriment de molts altres objectes en òrbites semblants a la de Plutó o més llunyanes, fet que va portar a alguns astrònoms a considerar Plutó com a part del cinturó de Kuiper, convertint-lo, simplement, en el seu membre més gran. A pesar d'això, la Unió Astronòmica Internacional continua classificant Plutó com a planeta en espera d'una decisió definitiva sobre la definició de "planeta", un tema que actualment s'està discutint.

Els primers objectes descoberts tenien només un pocs centenars de quilòmetres. Però, a partir de l'any 2000, s'han identificat alguns objectes amb diàmetres propers o fins i tots superiors als 1000 km, més grans que (1) Ceres, el més gran dels asteroides. Actualment l'objecte del cinturó de Kuiper més gran continua sent Plutó amb 2300 km de diàmetre. A continuació trobem a 2005 FY₉ i a 2003 EL₆₁, el descobriment dels quals es va anunciar el 29 de juliol de 2005. Altres objectes de gran mida són: (90482) Orcus, descobert el 2004; (50000) Quaoar, descobert el 2002; (28978) Ixion, descobert el 2001; i (20000) Varuna, descobert l'any 2000.

L'objecte transneptunià més gran descobert fins ara és 2003 UB₃₁₃, que amb 3000 km de diàmetre és fins i tot més gran que Plutó. Però aquest objecte està classificat com a objecte del disc dispers i no com a verdader objecte del cinturó de Kuiper. Un altre objecte de gran mida (90377) Sedna, descobert el 15 de març de 2004 i de 1800 km de diàmetre, està classificat com a possible objecte del núvol d'Oort.

[edita] Descobertes més importants

Alguns dels KBO coneguts més grans són, en funció del diàmetre mesurat:

[edita] Enllaços externs

En català:

• Astrogea

En anglès:

• Dave Jewitt's page @ University of Hawaii
  • The belt's name
• The Kuiper Belt Electronic Newsletter
• Wm. Robert Johnston's TNO page
• Minor Planet Center: Plot of the Outer Solar System, illustrating Kuiper gap
• 13 Things That Do Not Make Sense - The Kuiper Cliff

Sistema solar
Sol • Mercuri • Venus • Terra • Mart • Júpiter • Saturn • Urà • Neptú
Lluna • Cinturó d'asteroides • Ió • Europa • Ganimedes • Cal·listo • Tità • Tritó • Cinturó de Kuiper • 2003 UB313 • Núvol d'Oort Fobos • Deimos • Satèl·lits de Júpiter • Satèl·lits de Saturn • Satèl·lits d'Urà • Satèl·lits de Neptú • Plutó • Caront