El plano de nuestro sistema solar está deformado en las regiones más remotas del cinturón de Kuiper, lo que sugiere la presencia de un objeto planetario desconocido, con una masa entre la de Marte y la de la Tierra, muy lejos de Plutón, pero mucho más cerca que el Planeta Nueve.
Según nuevas investigaciones sobre las órbitas de planetas menores, un «objeto de masa planetaria» desconocido e invisible podría acechar en las regiones más remotas de nuestro sistema solar.
El objeto sería distinto del llamado Planeta Nueve y estaría mucho más cerca que este; se trata de un planeta cuya existencia aún no se ha confirmado.
Tan masivo como Marte
En un nuevo artículo, los científicos presentan pruebas convincentes de la existencia de un cuerpo planetario aún por descubrir, con una masa situada entre la de Marte y la de la Tierra. Por ahora, la masa misteriosa solo ha delatado su presencia al controlar los planos orbitales de una población de rocas espaciales conocidas como objetos del cinturón de Kuiper, u OCK, en las gélidas afueras del sistema solar.
Aunque la mayoría de los OCK —restos de la formación del sistema solar— orbitan alrededor del Sol con inclinaciones orbitales cuyo promedio coincide con lo que los científicos planetarios llaman el plano invariable del sistema solar, los objetos más distantes del cinturón de Kuiper no lo hacen.
Su plano promedio está inclinado unos ocho grados con respecto al plano invariable. En otras palabras, algo desconocido está deformando el plano orbital promedio de las regiones exteriores del sistema solar.
«La explicación más probable de nuestros resultados es que hay cierta masa invisible», afirma Kat Volk, investigadora posdoctoral del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona y autora principal del estudio publicado en el Astronomical Journal. «Según nuestros cálculos, se necesitaría algo tan masivo como Marte para causar la deformación que medimos».
El cinturón de Kuiper se encuentra más allá de la órbita de Neptuno y se extiende hasta unos cientos de unidades astronómicas, o UA; una UA representa la distancia entre la Tierra y el Sol. Al igual que su equivalente en la zona interior del sistema solar, el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, el cinturón de Kuiper alberga una enorme cantidad de planetas menores, en su mayoría pequeños cuerpos helados (precursores de los cometas), y algunos planetas enanos.
Los investigadores analizaron los ángulos de inclinación de los planos orbitales de más de 600 objetos del cinturón de Kuiper para determinar la dirección común en torno a la cual precesan todos esos planos. La precesión es el lento cambio o «bamboleo» en la orientación de un objeto en rotación.
Los OCK se comportan de manera análoga a las peonzas, explica la coautora Renu Malhotra, profesora investigadora de ciencias planetarias en el LPL.
«Imaginen que tienen muchísimas peonzas que giran rápidamente y le dan a cada una un pequeño empujón. Si luego toman una instantánea, verán que sus ejes de rotación apuntan en distintas direcciones, pero, en promedio, apuntarán al campo gravitatorio local de la Tierra.
«Esperamos que el ángulo de inclinación orbital de cada OCK tenga una orientación distinta, pero, en promedio, apuntarán en dirección perpendicular al plano definido por el Sol y los planetas grandes».
No es una casualidad
Si imaginamos el plano orbital promedio de los objetos de las regiones exteriores del sistema solar como una lámina, debería ser bastante plano más allá de las 50 UA, afirma Volk.
«Pero al alejarnos más, de 50 a 80 UA, descubrimos que el plano promedio se deforma y se aparta del plano invariable. Hay cierto margen de incertidumbre en la deformación medida, pero la probabilidad de que sea solo una casualidad estadística de la limitada muestra observacional de OCK no supera el 1 o el 2 por ciento».
En otras palabras, lo más probable es que el efecto sea una señal real y no una casualidad estadística. Según los cálculos, un objeto con la masa de Marte que orbite aproximadamente a 60 UA del Sol, en una órbita inclinada unos ocho grados con respecto al plano promedio de los planetas conocidos, ejerce suficiente influencia gravitatoria para deformar el plano orbital de los OCK distantes en una franja de unas 10 UA a cada lado.
«Los OCK distantes observados se concentran en un anillo de unos 30 UA de ancho y sentirían con el tiempo la gravedad de un objeto de masa planetaria como ese», afirma Volk. «Por eso, plantear que una masa planetaria causa la deformación observada en esa distancia no es descabellado».
Esto descarta que el objeto hipotético en este caso pudiera ser el Planeta Nueve, cuya existencia se ha propuesto a partir de otras observaciones. Se prevé que ese planeta sea mucho más masivo (unas 10 masas terrestres) y esté mucho más lejos, a entre 500 y 700 UA.
«Está demasiado lejos para influir en estos OCK», afirma Volk. «Sin duda tendría que estar mucho más cerca que 100 UA para afectar de forma significativa a los OCK de esa región».
Como, por definición, un planeta debe haber despejado su órbita de planetas menores como los OCK, los autores se refieren a la masa hipotética como un objeto de masa planetaria. Los datos tampoco descartan que la deformación pueda deberse a más de un objeto de masa planetaria.
Entonces, ¿por qué aún no lo hemos encontrado? Lo más probable es que todavía no hayamos buscado objetos distantes del sistema solar por todo el cielo. El lugar más probable donde podría ocultarse un objeto de masa planetaria sería el plano galáctico, una zona tan densamente poblada de estrellas que los estudios del sistema solar tienden a evitarla.
«Se estima que hay alrededor de un 30 por ciento de probabilidades de que no hayamos encontrado un objeto así, con el brillo y la distancia adecuados, simplemente por las limitaciones de los estudios», afirma Volk.
Según los autores, una posible alternativa a un objeto invisible que podría haber perturbado el plano de los objetos exteriores del cinturón de Kuiper sería una estrella que hubiera pasado cerca del sistema solar en tiempos recientes (según los estándares astronómicos).
«Una estrella que pasara atraería todas las “peonzas” en una dirección», afirma Malhotra. «Cuando la estrella se hubiera marchado, todos los OCK volverían a precesar en torno a su plano anterior. Eso habría requerido un paso extremadamente cercano, a unas 100 UA, y la deformación desaparecería en 10 millones de años, así que no consideramos que sea un escenario probable».
La humanidad podría tener la oportunidad de vislumbrar el misterioso objeto dentro de relativamente poco tiempo, una vez que concluya la construcción del Large Synoptic Survey Telescope. Gestionado por un consorcio que incluye a la UA y cuyo primer encendido está previsto para 2020, el instrumento realizará estudios del cielo en tiempo real y sin precedentes, noche tras noche.
«Esperamos que LSST aumente el número de OCK observados de los aproximadamente 2.000 actuales a 40.000», afirma Malhotra. «Hay muchos más OCK ahí fuera; simplemente aún no los hemos visto. Algunos están demasiado lejos y son demasiado tenues para que LSST pueda detectarlos, pero como el telescopio cubrirá el cielo de forma mucho más exhaustiva que los estudios actuales, debería poder detectar este objeto, si es que existe».
