Centauro (cuerpo pequeño del Sistema Solar) - Centaur (small Solar System body)

Posiciones de objetos conocidos del Sistema Solar exterior.
Los centauros orbitan generalmente hacia el interior del cinturón de Kuiper y fuera de los troyanos de Júpiter .
  sol
  Troyanos de Júpiter  (6.178)
  Disco disperso  (> 300)   Troyanos de Neptuno  (9)
  Planetas gigantes : Júpiter (J)  · Saturno (S)  · Urano (U)  · Neptuno (N)
  Centauros  (44.000)
  Cinturón de Kuiper  (> 100.000)
(escala en AU ; época a enero de 2015; # de objetos entre paréntesis)

Un centauro , en astronomía planetaria , es un pequeño cuerpo del Sistema Solar con un perihelio o un semieje mayor entre los de los planetas exteriores . Los centauros generalmente tienen órbitas inestables porque cruzan o han cruzado las órbitas de uno o más de los planetas gigantes; casi todas sus órbitas tienen vidas dinámicas de sólo unos pocos millones de años, pero hay un centauro conocido, 514107 Kaʻepaokaʻawela , que puede estar en una órbita estable (aunque retrógrada) . Los centauros suelen presentar características tanto de asteroides como de cometas . Llevan el nombre de los centauros mitológicos que eran una mezcla de caballo y humano. El sesgo de observación hacia objetos grandes dificulta la determinación de la población total de centauros. Las estimaciones para el número de centauros en el Sistema Solar de más de 1 km de diámetro van desde tan solo 44.000 hasta más de 10.000.000.

El primer centauro que se descubrió, según la definición del Laboratorio de Propulsión a Chorro y el que se usa aquí, fue el 944 de Hidalgo en 1920. Sin embargo, no fueron reconocidos como una población distinta hasta el descubrimiento de 2060 Quirón en 1977. El centauro más grande confirmado es 10199 Chariklo , que con 260 kilómetros de diámetro es tan grande como un asteroide de tamaño medio del cinturón principal, y se sabe que tiene un sistema de anillos . Fue descubierto en 1997.

Sin centauro ha sido fotografiado de cerca, aunque no hay evidencia de que Saturno 's luna Phoebe , fotografiada por la Cassini sonda en 2004, puede ser un centauro capturado que se originó en el cinturón de Kuiper . Además, el telescopio espacial Hubble ha recopilado información sobre las características de la superficie del 8405 Asbolus .

Es posible que Ceres se haya originado en la región de los planetas exteriores y, de ser así, podría considerarse un ex-centauro, pero los centauros que se ven hoy en día se originaron en otros lugares.

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

Clasificación

La definición genérica de centauro es un cuerpo pequeño que orbita el Sol entre Júpiter y Neptuno y cruza las órbitas de uno o más de los planetas gigantes. 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 que serán perturbadas hasta que comiencen a moverse. cruzar la órbita de uno o más de los planetas gigantes. Algunos astrónomos sólo cuentan como centauros los cuerpos con semiejes mayores en la región de los planetas exteriores; otros aceptan cualquier cuerpo con perihelio en la región, ya que sus órbitas son igualmente inestables.

Criterios discrepantes

Sin embargo, diferentes instituciones tienen diferentes criterios para clasificar los objetos limítrofes, basados ​​en valores particulares de sus elementos orbitales :

  • El Minor Planet Center (MPC) define a los centauros como los que tienen un perihelio más allá de la órbita de Júpiter ( 5,2 AU < q ) y un semieje mayor menor que el de Neptuno ( a <30,1 AU ). Aunque hoy en día el MPC a menudo enumera centauros y objetos de disco dispersos juntos como un solo grupo.
  • El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) define de manera similar a los centauros como que tienen un eje semi-mayor, a , entre los de Júpiter y Neptuno ( 5,5 AU ≤ a ≤ 30,1 AU ).
  • En contraste, el Deep Ecliptic Survey (DES) define a los centauros usando un esquema de clasificación dinámico. Estas clasificaciones se basan en el cambio simulado en el comportamiento de la órbita actual cuando se extiende a lo largo de 10 millones de años. El DES define a los centauros como objetos no resonantes cuyos perihelios instantáneos ( osculantes ) son menores que el semieje mayor osculante de Neptuno en cualquier momento durante la simulación. Esta definición pretende ser sinónimo de órbitas que cruzan planetas y sugerir vidas comparativamente cortas en la órbita actual.
  • La colección The Solar System Beyond Neptune (2008) define objetos con un semi-eje mayor entre los de Júpiter y Neptuno y un parámetro de Tisserand relativo a Júpiter por encima de 3.05 como centauros, clasificando los objetos con un parámetro de Tisserand relativo a Júpiter debajo de este y, para excluir los objetos del cinturón de Kuiper , un corte de perihelio arbitrario a medio camino de Saturno ( q ≤ 7.35 AU ) como cometas de la familia de Júpiter , y clasificar esos objetos en órbitas inestables con un semieje mayor que el de Neptuno como miembros de la dispersión desct.
  • Otros astrónomos prefieren definir a los centauros como objetos que no son resonantes con un perihelio dentro de la órbita de Neptuno que probablemente cruce la esfera de Hill de un gigante gaseoso en los próximos 10 millones de años, de modo que los centauros pueden considerarse como objetos dispersos hacia adentro y que interactúan con más fuerza y ​​se dispersan más rápidamente que los objetos típicos de disco disperso.
  • La base de datos de cuerpos pequeños de JPL enumera 452 centauros. Hay 116 objetos transneptunianos adicionales  (objetos con un eje semi-mayor más alejado que el de Neptuno, es decir, 30,1 AU ≤ a ) con un perihelio más cercano que la órbita de Urano ( q ≤ 19,2 AU ).

Objetos ambiguos

Los criterios de Gladman y Marsden (2008) harían que algunos objetos fueran cometas de la familia de Júpiter: tanto Echeclus ( q = 5,8 AU , T J = 3,03 ) como Okyrhoe ( q = 5,8 AU ; T J = 2,95 ) se han clasificado tradicionalmente como centauros. Tradicionalmente considerado un asteroide, pero clasificado como centauro por el JPL, Hidalgo ( q = 1,95 AU ; T J = 2,07 ) también cambiaría de categoría a un cometa de la familia de Júpiter. Schwassmann-Wachmann 1 ( q = 5.72 AU ; T J = 2.99 ) ha sido categorizado como centauro y cometa de la familia de Júpiter dependiendo de la definición utilizada.

Otros objetos atrapados entre estas diferencias en los métodos de clasificación incluyen (44594) 1999 OX 3 , que tiene un eje semi-mayor de 32 UA pero cruza las órbitas de Urano y Neptuno. Está catalogado como un centauro exterior por el Deep Ecliptic Survey (DES). Entre los centauros internos, (434620) 2005 VD , con una distancia de perihelio muy cerca de Júpiter, está catalogado como centauro tanto por JPL como por DES.

Una simulación orbital reciente 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 AU a través de la cual pasa el 21% de todos los centauros, incluido el 72% de los centauros que se convierten en la familia de Júpiter. cometas. Se sabe que cuatro objetos ocupan esta región, incluidos 29P / Schwassmann-Wachmann , P / 2010 TO20 LINEAR-Grauer , P / 2008 CL94 Lemmon y 2016 LN8, pero las simulaciones indican que puede haber un orden de 1000 objetos más> 1 km en radio que aún no se han detectado. Los objetos en esta región de entrada pueden mostrar una actividad significativa y se encuentran en un importante estado de transición evolutiva que desdibuja aún más la distinción entre las poblaciones de cometas de la familia de los centauros y Júpiter.

El Comité de Nomenclatura de Cuerpos Pequeños de la Unión Astronómica Internacional no ha intervenido formalmente en ningún lado del debate. En cambio, ha adoptado la siguiente convención de nomenclatura para tales objetos: de acuerdo con sus órbitas de transición de centauro entre los TNO y los cometas, "los objetos en órbitas inestables, no resonantes, que cruzan planetas gigantes con semiejes mayores que los de Neptuno" deben ser llamado así por otras criaturas míticas híbridas y que cambian de forma. Hasta ahora, solo los objetos binarios Ceto y Phorcys y Typhon y Echidna han sido nombrados de acuerdo con la nueva política.

Los centauros con diámetros medidos enumerados como posibles planetas enanos según el sitio web de Mike Brown incluyen 10199 Chariklo , (523727) 2014 NW 65 y 2060 Chiron .

Órbitas

Distribución

Órbitas de centauros conocidos

El diagrama ilustra las órbitas de centauros conocidos en relación con las órbitas de los planetas. Para los 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 excentricidades, desde muy excéntricas ( Pholus , Asbolus , Amycus , Nessus ) hasta más circulares ( Chariklo y los que cruzan Saturno Thereus y Okyrhoe ).

Para ilustrar el rango de los parámetros de las órbitas, el diagrama muestra algunos objetos con órbitas muy inusuales, trazados en amarillo:

  • 1999 XS 35 ( asteroide Apolo ) sigue una órbita extremadamente excéntrica ( e = 0,947 ), llevándola desde el interior de la órbita de la Tierra (0,94 AU) hasta mucho más allá de Neptuno ( > 34 AU )
  • 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 una pequeña proporción de centauros con una inclinación programada extrema( i > 60 ° ). Sigue una órbita tan inclinada (79 °) que, si bien cruza desde la distancia del cinturón de asteroides desde el Sol hasta más allá de la distancia de Saturno, si su órbita se proyecta sobre el plano de la órbita de Júpiter, ni siquiera se desplaza. hasta Júpiter.

Más de una docena de centauros conocidos siguen órbitas retrógradas. Sus inclinaciones van desde modestas ( por ejemplo , 160 ° para Dioretsa ) a extremas ( i <120 ° ; por ejemplo, 105 ° para (342842) 2008 YB 3 ). Se afirmó de manera controvertida que diecisiete de estos centauros retrógrados de alta inclinación tenían un origen interestelar.

Cambio de órbitas

El semi-eje mayor de Asbolus durante los próximos 5500 años, utilizando dos estimaciones ligeramente diferentes de los elementos orbitales actuales. Después del encuentro con Júpiter del año 4713, los dos cálculos divergen.

Debido a que los centauros no están protegidos por resonancias orbitales , sus órbitas son inestables en una escala de tiempo de 10 6 a 10 7  años. Por ejemplo, 55576 Amycus está en una órbita inestable cerca de la resonancia 3: 4 de Urano. Los estudios dinámicos de sus órbitas indican que ser un centauro es probablemente un estado orbital intermedio de los objetos en transición del cinturón de Kuiper a la familia de cometas de período corto de Júpiter .

Los objetos pueden ser perturbados desde el cinturón de Kuiper, después de lo cual se convierten en un cruce de Neptuno e interactúan gravitacionalmente con ese planeta (ver teorías de origen ). Luego se clasifican como centauros, pero sus órbitas son caóticas y evolucionan con relativa rapidez a medida que el centauro se acerca repetidamente a uno o más de los planetas exteriores. Algunos centauros evolucionarán a órbitas que cruzan Júpiter, después de lo cual su perihelia puede reducirse al interior del Sistema Solar y pueden ser reclasificados como cometas activos en la familia de Júpiter si muestran actividad cometaria. Por lo tanto, los centauros finalmente chocarán con el Sol o un planeta o, de lo contrario, pueden ser expulsados ​​al espacio interestelar después de una aproximación cercana a uno de los planetas, particularmente a Júpiter .

Características físicas

El tamaño relativamente pequeño de los centauros impide la observación remota de superficies, pero los índices de color y los espectros pueden proporcionar pistas sobre la composición de la superficie y una idea del origen de los cuerpos.

Colores

Distribución de color de los centauros

Los colores de los centauros son muy diversos, lo que desafía cualquier modelo simple de composición de superficies. 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 (en colores exagerados) para todos los centauros con índices de color conocidos. Como referencia, se trazan dos lunas: Tritón y Phoebe , y el planeta Marte (etiquetas amarillas, el tamaño no está a escala).

Los centauros parecen agruparse 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 resulta de una diferencia en el origen y / o composición del centauro (ver origen a continuación)
  • La diferencia de color refleja un nivel diferente de meteorización espacial de 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 orgánicos rojos irradiados, mientras que Chiron ha expuesto su hielo 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 la gama de colores desde el azul (Quirón) hasta el rojo (166P / NEAT). 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 y col. sugieren múltiples procesos en competencia: enrojecimiento por la radiación y enrojecimiento por colisiones.

Espectros

La interpretación de los espectros suele ser ambigua, relacionada con el tamaño de las partículas y otros factores, pero los espectros ofrecen una idea de la composición de la superficie. Al igual que con los colores, los espectros observados pueden ajustarse a varios modelos de la superficie.

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

Quirón parece ser el más complejo. Los espectros observados varían según el período de observación. La firma del hielo de agua se detectó durante un período de baja actividad y desapareció durante la alta actividad.

Similitudes con los cometas

El cometa 38P exhibe un comportamiento de centauro al acercarse a Júpiter, Saturno y Urano entre 1982 y 2067.

Las observaciones de Chiron en 1988 y 1989 cerca de su perihelio encontraron que mostraba un coma (una nube de gas y polvo que se evapora de su superficie). Por lo tanto, ahora está oficialmente clasificado como un planeta menor y un cometa, aunque es mucho más grande que un cometa típico y existe cierta controversia. Otros centauros están siendo monitoreados para detectar actividades similares a cometas: hasta ahora dos, 60558 Echeclus y 166P / NEAT han mostrado tal comportamiento. 166P / NEAT fue descubierto mientras exhibía una coma, por lo que se clasifica como cometa, aunque su órbita es la de un centauro. 60558 Echeclus fue descubierto sin coma, pero recientemente se activó, por lo que ahora también se clasifica como cometa y asteroide. En general, hay ~ 30 centauros para los que se ha detectado actividad, con la población activa sesgada hacia objetos con distancias de perihelio más pequeñas.

Se ha detectado monóxido de carbono en 60558 Echeclus y Chiron en cantidades muy pequeñas, y se calculó que la tasa de producción de CO derivada es suficiente para dar cuenta del coma observado. La tasa de producción de CO calculada de 60558 Echeclus y Chiron es sustancialmente más baja de lo que se observa típicamente para 29P / Schwassmann-Wachmann , otro cometa de actividad lejana que a menudo se clasifica como centauro.

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

Periodos rotacionales

Un análisis de periodograma de las curvas de luz de estos Chiron y Chariklo da, respectivamente, los siguientes períodos de rotación: 5,5 ± 0,4 ~ hy 7,0 ± 0,6 ~ h.

Tamaño, densidad, reflectividad

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 .

Hipótesis de origen

El estudio de los orígenes de los centauros es rico en desarrollos recientes, pero las conclusiones aún se ven obstaculizadas por datos físicos limitados. Se han propuesto diferentes modelos para el posible origen de los centauros.

Las simulaciones indican que la órbita de algunos objetos del cinturón de Kuiper puede perturbarse, lo que resulta en la expulsión del objeto para que se convierta en un centauro. Los objetos de disco dispersos 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 se ajustan a la naturaleza bicolor del centauros. Los plutinos son una clase de objeto del cinturón de Kuiper que muestra una naturaleza bicolor similar, y hay sugerencias de que no todas las órbitas de los plutinos son tan estables como se pensó inicialmente, debido a la perturbación de Plutón . 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, quizás desencadenados durante encuentros cercanos con Júpiter. Las órbitas de los centauros 2020 MK4 , 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 atraviesan la coma de 29P cuando están activos.

Centauros notables

Nombre Año Descubridor Vida media
(adelante)
Clase
55576 Amycus 2002 NEAT en Palomar 11,1  Ma Reino Unido
54598 Bienor 2000 Marc W. Buie y col. ? U
10370 Hylonome 1995 Observatorio de Mauna Kea 6.3 Ma Naciones Unidas
10199 Chariklo 1997 Spacewatch 10,3 Ma U
8405 Asbolus 1995 Spacewatch ( James V. Scotti ) 0.86 Ma SN
7066 Nessus 1993 Spacewatch ( David L. Rabinowitz ) 4.9 Ma SK
5145 Folo 1992 Spacewatch ( David L. Rabinowitz ) 1,28 Ma SN
2060 Quirón 1977 Charles T. Kowal 1.03 Ma SU

Ver también

Notas

Referencias

enlaces externos