La órbita de Plutón es inestable

La órbita de Plutón es diferente de la del resto de planetas, que siguen órbitas casi circulares alrededor del Sol cerca de su ecuador que mira hacia afuera (también conocido como eclíptica).

 

Plutón tarda 248 años en hacer una sola órbita alrededor del Sol y está inclinado 17 grados con respecto al plano de la eclíptica del sistema solar. Esto significa que Plutón pasa 20 años durante cada período orbitando más cerca del Sol que Neptuno.

La órbita de este planeta es un misterio persistente y esto es algo que los astrónomos han notado casi desde su descubrimiento. Desde entonces, se han realizado simulaciones sobre su pasado y futuro, con algunas revelaciones de la investigación: tiene una propiedad asombrosa que protege a Plutón de colisionar con Neptuno.

“Esta condición asegura que cuando Plutón está a la misma distancia heliocéntrica que Neptuno, su longitud es de casi 90 grados con respecto a la de Neptuno. Más tarde se descubrió otra propiedad peculiar de la órbita de Plutón: alcanza el perihelio en un lugar muy por encima del plano de la órbita de Neptuno; este es otro tipo de resonancia orbital conocida como ‘vZLK oscilación’ explicó Malhotra, profesor de investigación científica en el Laboratorio Lunar y Planetario (LPL) de la Universidad de Arizona.

Esta abreviatura se refiere a von Zeipel, Lidov y Kozai, quienes estudiaron este fenómeno como parte del "problema de los tres cuerpos". Este problema consiste en tomar las posiciones y velocidades iniciales de tres objetos masivos (desde que se extendió para incluir partículas) y resolver su movimiento posterior de acuerdo con las Tres Leyes del Movimiento de Newton y su Teoría de la Gravitación Universal, para las cuales no existe una solución general.

El científico abundó en el caos que supone esta órbita, con sus ventajas y desventajas: “A finales de los años 80, con la disponibilidad de ordenadores más potentes, las simulaciones numéricas revelaron una tercera propiedad particular, que La órbita de Plutón es técnicamente caótica, es decir, pequeñas desviaciones conducen a una divergencia exponencial de las soluciones orbitales en decenas de millones de años. Sin embargo, este caos es limitado.

Plutón
Plutón

Se ha encontrado en simulaciones numéricas que las dos propiedades particulares de la órbita persisten en escalas de tiempo de giga-años, lo que hace que su órbita sea notablemente estable a pesar de las señales de caos”, explicó Malhotra.

El nuevo estudio plantea la hipótesis de que Plutón fue arrastrado a su actual resonancia de movimiento medio por Neptuno, que emigró al principio de la historia del sistema solar. Los objetos transneptunianos (TNO) compartirían la misma condición de resonancia. Este descubrimiento también lleva a una aceptación más amplia de la teoría de la migración planetaria.

“La inclinación orbital de Plutón está estrechamente relacionada con su oscilación vZLK. Si pudiéramos comprender mejor las condiciones de Plutón, podríamos resolver el misterio de su inclinación, añadió Malhorta en su explicación.

Para hacer esto, su equipo realizó simulaciones por computadora de la evolución orbital de Plutón durante 5 mil millones de años que incluyeron ocho combinaciones diferentes de perturbaciones de planetas gigantes en el sistema solar.

“No encontramos ningún subconjunto de los tres planetas gigantes interiores que serviría para reanudar el bamboleo de Plutón; los tres, Júpiter, Saturno y Urano, eran necesarios”, dijo el Dr. Malhotra. “Pero, ¿qué tienen estos planetas que es esencial para Plutón?” añadió Malhotra. “Se necesitan 21 parámetros para representar las fuerzas gravitatorias de Júpiter, Saturno y Urano en Plutón. Es un espacio prohibitivo para explorar”.

Para simplificar estos cálculos, los científicos fusionaron en un solo parámetro con algunas simplificaciones y lograron descubrir la evolución histórica de los planetas: “Durante la era de migración de planetas en la historia del sistema solar, las condiciones cambiaron de tal manera que muchos de ellos, incluido Plutón, entraron en estado de oscilación. Es probable que la inclinación de Plutón surgiera durante esta evolución dinámica”.

Estos hallazgos podrían tener implicaciones para futuros estudios del sistema solar exterior y su dinámica orbital. Con más investigación, Malhotra cree que los astrónomos aprenderán más sobre la historia de la migración de los planetas gigantes y cómo se asentaron en sus órbitas actuales. También podría conducir al descubrimiento de un mecanismo dinámico que explique los orígenes de la órbita de Plutón y otros cuerpos.

Resaltaron que sus investigaciones han descubierto que  Júpiter tiene un fuerte efecto estabilizador en la órbita de Plutón, y por otro lado, Urano tiene un efecto altamente desestabilizador. Concluyeron diciendo que la órbita de Plutón está sorprendentemente cerca de una región de caos extremo.

Referencia:

Renu Malhotra and Takashi Ito. Pluto near the edge of chaos. PNAS. 2022. doi.org/10.1073/pnas.2118692119

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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