Cinturó de Kuiper

De Viquipèdia
Infotaula de geografia físicaCinturó de Kuiper
TipusDisc circumestel·lar Modifica el valor a Wikidata
EpònimGerard Kuiper Modifica el valor a Wikidata
Part desistema solar exterior Modifica el valor a Wikidata
Format per
Objectes transneptunians
i similars

El cinturó de Kuiper és una àrea del sistema solar que s'estén 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), inclòs el planeta nan Plutó, i alguns dels quals mesuren més de 1.000 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.

Orígens[modifica]

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 sols va postular l'existència 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 Fernández, 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 d'objecte transneptunià per a evitar controvèrsies sobre l'atribució del descobriment, però aquest nom no és un sinònim, ja que inclou també els objectes situats més enllà del límit de 50 ua.

Classificació i trajectòries orbitals[modifica]

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 semieixos 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 a causa de la interacció gravitacional amb el planeta. La terminologia fred/calent prové de l'analogia amb les partícules en un gas, en què 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 ressonància. Segons aquest sistema, podem distingir els grups següents:

  • Plutins (~180 membres): el seu nom significa 'plutons petits'. Tenen semieixos 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 semieixos majors entre les 42 i les 48 ua i no tenen 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 a descriure els objectes amb ressonància 1:2 (47,7 ua).
  • Altres ressonàncies en què 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 característiques.

Límit exterior[modifica]

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 cinglera de Kuiper. La causa de l'existència d'aquest límit es desconeix, però hi ha 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 n'escombraria les restes.
  • La màxima distància a què els objectes van ser desplaçats després de la migració de Neptú.
  • El límit reflecteix 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.

Objectes dispersos del cinturó de Kuiper[modifica]

Superposant-se amb el límit exterior del cinturó de Kuiper i estenent-se fins a una gran distància cap a l'exterior del sistema solar, hi ha objectes amb òrbites molt excèntriques i 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 intermèdies 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.

Mida i composició[modifica]

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

No és fàcil estimar el diàmetre dels KBO. Per als 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).

Objectes descoberts fins ara[modifica]

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 del 1992. Les dues úniques excepcions en són el planeta Plutó (el 1930) i Caront, el més gran dels seus satèl·lits (el 1978). Durant molts anys, no es van 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 alguns astrònoms a considerar Plutó com a part del cinturó de Kuiper, convertint-lo, simplement, en el seu membre més gran. El 2006, la Unió Astronòmica Internacional va revisar la contínua definició de planeta i Plutó va passar a ser classificat com a planeta nan.

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 tot superiors als 1.000 km, més grans que (1) Ceres, el més gran dels asteroides. Actualment, l'objecte del cinturó de Kuiper més gran continua sent Plutó, amb 2.377 km de diàmetre. A continuació, trobem Haumea i Makemake, el descobriment dels quals es va anunciar el 29 de juliol del 2005. Altres objectes de gran mida són: (90482) Orc, 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, a part de Plutó, és Eris, un objecte del disc dispers. Amb 2.326 km de diàmetre, la seva grandària és molt similar a la de Plutó, tot i que les primeres estimacions van fer pensar que podria ser fins i tot més gros. Un altre objecte de mida gran és Sedna, descobert el 15 de març del 2004 i que té un diàmetre d'entre 890 i 1.160 km, segons diversos sistemes d'estimació emprats. Es troba al núvol d'Oort.

Descobertes més importants[modifica]

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

Número Nom Diàmetre
equatorial
(km)
Distància
mitjana al Sol
(en UA)
Data descobriment Descobridor(s) Mètode mesura
diàmetre
134340 Plutó 2377 39,48 1930 Clyde W. Tombaugh ocultació
136108 Haumea 1595 43,34 2005 José Luis Ortiz Moreno, F. J. Olivera i P. Santos-Sanz corba de llum/
mètode dinàmic
136472 Makemake 1430 45,71 2005 Michael E. Brown, Chadwick A. Trujillo i David L. Rabinowitz assumpció d'albedo
134340 Caront 1212 39,48 1978 James W. Christy ocultació
50000 Quaoar 1070 43,55 2002 Chadwick A. Trujillo & Michael E. Brown tèrmic
307261 2002 MS4 934 46,4 2002 Chadwick A. Trujillo & Michael E. Brown tèrmic
90482 Orc 910 39,39 2004 Michael E. Brown, Chadwick A. Trujillo i David L. Rabinowitz assumpció d'albedo
208996 2003 AZ84 772 34,45 2003 Chadwick A. Trujillo & Michael E. Brown tèrmic
55565 2002 AW197 768 47,37 2002 Chadwick A. Trujillo, Michael E. Brown, Eleanor F. Helin, Steven H. Pravdo, Kenneth J. Lawrence, Michael D. Hicks / Palomar Observatory tèrmic
174567 Varda 705 46 2003 J. A. Larsen estimació
145452 2005 RN43 679 41 2005 A. C. Becker, a. W. Puckett, J. Kubica tèrmic
20000 Varuna 678 42,95 2000 Robert S. McMillan tèrmic
55637 2002 UX25 665 42,53 2002 Anne S. Descour / Spacewatch assumpció d'albedo
28978 Ixion 617 39,62 2001 Robert L. Millis, Marc W. Buie, Eugene Chiang, James L. Elliot, Susan D. Kern, David E. Trilling, R. Mark Wagner, Lawrence H. Wasserman / Deep Ecliptic Survey tèrmic
202421 2005 UQ513 498 2005 Palomar Observatory estimació
55636 2002 TX300 286 43,09 2002 Eleanor F. Helin, Steven H. Pravdo, Kenneth J. Lawrence, Michael D. Hicks, Robert Thicksten / NEAT tèrmic

Enllaços externs[modifica]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Cinturó de Kuiper