En 1930, el astrónomo Clyde Tombaugh descubrió el legendario “Noveno Planeta” (o “Planeta X”) mientras trabajaba en el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona.La existencia de este cuerpo celeste se predijo previamente en base a las perturbaciones de las órbitas de Urano y Neptuno.Después de recibir más de 1000 propuestas de todo el mundo y discusiones entre el personal del observatorio, el objeto recién descubierto recibió el nombre de Plutón.Conejito veneciano).
Desde entonces, Plutón ha sido objeto de considerable investigación y controversia de nomenclatura, con la primera visita a Plutón el 14 de julio.Uno, 2015,Nuevos horizontesmisión.Una cosa que quedó clara desde el principio es que la órbita de Plutón es muy excéntrica e inclinada.De acuerdo anueva investigación, la órbita de Plutón es relativamente estable en escalas de tiempo más largas, pero cambia en escalas de tiempo más cortas con perturbaciones caóticas.
la investigación esDr. Lenu Malhotra, Louise Foucar Marshall Profesora de Investigación Científica en la Universidad de ArizonaLaboratorio Lunar y Planetario(LPL);Ytakashi ito, Profesor Asociado, Instituto de Tecnología de ChibaCentro de Investigación de Exploración Planetaria(PERC) y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ)Centro de Astrofísica Computacional.Recientemente se publicó un artículo que describe sus hallazgos.procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
Para desglosarlo, la órbita de Plutón es radicalmente diferente de la órbita del planeta. Los planetas sobresalen en una órbita casi circular alrededor del sol cerca del ecuador (también conocida como eclíptica).Por el contrario, Plutón tarda 248 años en completar una órbita alrededor del sol y sigue una órbita elíptica con una altitud de 17° inclinada con respecto al plano de la eclíptica del sistema solar.La naturaleza excéntrica de la órbita también significa que Plutón pasa 20 años en cada período de su órbita más cerca del Sol que Neptuno.
La naturaleza de la órbita de Plutón es un misterio eterno, algo que los astrónomos aprendieron poco después de su descubrimiento.Desde entonces, se han realizado varios esfuerzos para simular el pasado y el futuro de su órbita, revelando sorprendentes propiedades que protegen a Plutón de colisionar con Neptuno.Como le dijo el Dr. Malhotra a Universe Today por correo electrónico, esta es una condición de resonancia orbital conocida como “resonancia de movimiento medio”.
“Esta condición asegura que cuando Plutón está a la misma distancia heliocéntrica que Neptuno, su longitud está a casi 90 grados de distancia de Neptuno.Posteriormente, se descubrió otra característica única de la órbita de Plutón. Plutón alcanza el perihelio desde una posición mucho más alta que el plano orbital de Neptuno.Este es otro tipo de resonancia orbital conocida como “oscilación vZLK”.
Esta abreviatura se refiere a von Zeipel, Lidov y Kozai, quienes estudiaron este fenómeno como parte del “Problema Tribody”.El problema consiste en tomar las posiciones y velocidades iniciales de tres objetos pesados (después de expandirse para contener partículas) y resolver sus movimientos posteriores de acuerdo con la ecuación:Las tres leyes del movimiento de Newtony suteoría de la gravitación universal– Cuando no existe una solución general.El Dr. Malhotra agregó:
“Con el advenimiento de computadoras más poderosas a fines de la década de 1980, las simulaciones numéricas han revelado que una tercera característica de la órbita de Plutón es técnicamente caótica. año.Sin embargo, este caos es limitado.Las simulaciones numéricas han demostrado que las dos propiedades especiales de la órbita de Plutón, mencionadas anteriormente, persisten en el orden de los gigaaños, lo que hace que la órbita sea notablemente estable a pesar de los indicadores caóticos”.
Para su estudio, Malhotra e Ito realizaron simulaciones numéricas de la órbita de Plutón hasta 5 mil millones de años en el futuro del sistema solar.
En particular, esperaban resolver preguntas sin respuesta sobre las órbitas únicas de Plutón y otros objetos del tamaño de Plutón (también conocido como Plutón).Estas preguntas han sido abordadas por investigaciones realizadas en las últimas décadas, como “la teoría del movimiento planetario”, pero ese es solo el punto.En particular, esperaban resolver preguntas sin respuesta sobre las órbitas únicas de Plutón y otros objetos del tamaño de Plutón (también conocido como Plutón).Durante las últimas décadas, los astrónomos han intentado resolver estos problemas con nuevas teorías (como “la teoría del movimiento planetario”) con un éxito limitado.
En esta hipótesis, Plutón fue llevado a su resonancia de movimiento medio actual por Neptuno, que se movió durante la historia temprana del sistema solar.La principal predicción de la teoría es que otros objetos transneptunianos (TNO) compartirán las mismas condiciones de resonancia, lo que ha sido confirmado por una serie de descubrimientos posteriores de Plutón.Este descubrimiento también condujo a una aceptación más amplia de la teoría del movimiento planetario.Sin embargo, el Dr. Malhotra explicó:
“La inclinación orbital de Plutón está estrechamente relacionada con las oscilaciones de vZLK.Así que razonamos que si pudiéramos comprender mejor las condiciones de las oscilaciones vZLK de Plutón, probablemente podríamos desentrañar el misterio de su inclinación.Comenzamos examinando los roles individuales de los diferentes planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano) en la órbita de Plutón”.
Para hacer esto, el Dr. Malhotra e Ito realizaron simulaciones por computadora para simular la evolución orbital de Plutón durante hasta 5 mil millones de años, incluidas ocho combinaciones diferentes de perturbaciones planetarias gigantescas.Estas simulaciones de N-cuerpos incluyeron interacciones con:
- Neptuno (-NP)
- Urano y Neptuno (–UNP)
- Saturno y Neptuno (-S-NP)
- Júpiter y Neptuno (J–NP)
- Saturno, Urano y Neptuno (-SUNP)
- Júpiter, Urano, Neptuno (J-UNP)
- Júpiter, Saturno y Neptuno (JS-NP)
- Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno (JSUNP)
“Encontramos que un subconjunto de los tres planetas gigantes dentro de él no pudieron recuperarse de las oscilaciones vZLK de Plutón.Se necesitaban los tres: Júpiter, Saturno y Urano”, dijo el Dr. Malhotra.”¿Pero qué planeta es esencial para las oscilaciones vZLK de Plutón?”agregó el Dr. Malhotra.“En Plutón, se requieren 21 parámetros para representar la gravedad de Júpiter, Saturno y Urano.Este es un espacio de parámetros increíblemente grande para explorar”.
Para simplificar estos cálculos, el Dr. Malhotra e Ito introdujeron algunas simplificaciones, reduciéndolas a un solo parámetro.Esto incluye representar a cada planeta mediante un anillo circular de densidad uniforme, una masa total igual a la del planeta y un radio de anillo igual a la distancia promedio del planeta al sol (también conocido como semieje mayor).Como señaló el Dr. Malhotra, esto arrojó un solo parámetro que representa el efecto de Júpiter, Saturno y Urano (J2), que es equivalente al efecto del “sol achatado”.
“[Nosotros] encontramos una disposición accidental de masas y órbitas de planetas masivos, lo que indica un rango estrecho de parámetros J2 para los cuales son posibles las oscilaciones vZLK de Plutón. Es una especie de ‘zona de Ricitos de Oro'”, dijo.“Estos resultados indican que durante las épocas de tránsito planetario de la historia [del sistema solar], las condiciones de los objetos transneptunos cambiaron de una manera que promovieron a muchos objetos, incluido Plutón, a estados de oscilación vZLK.La propensión de Plutón probablemente se deriva de este proceso evolutivo dinámico”.
Estos resultados podrían tener implicaciones importantes para futuros estudios del sistema solar exterior y su dinámica orbital.A través de más investigaciones, cree el Dr. Malhotra, los astrónomos aprenderán más sobre la historia de los movimientos de los planetas gigantes y cómo se asentaron en sus órbitas actuales.También podría conducir al descubrimiento de nuevos mecanismos mecánicos que podrían explicar los orígenes de la órbita de Plutón y otros cuerpos celestes con altas inclinaciones orbitales.
Esto será especialmente útil para los astrónomos que se dedican a estudiar la mecánica del sistema solar.Como señaló el Dr. Malhorta, los investigadores en este campo están comenzando a sospechar evidencia de que la evidencia de la evolución orbital de Plutón puede haber sido eclipsada por la inestabilidad y la naturaleza caótica de la misma dinámica orbital.El Dr. Malhotra lo resumió de esta manera:
“Nuestro trabajo genera nuevas esperanzas para vincular la dinámica actual del sistema solar con la dinámica histórica del sistema solar.El origen de las inclinaciones orbitales de los pequeños planetas en todo el sistema solar, incluido TNO, presenta un gran problema sin resolver.Quizás nuestro trabajo despierte más interés en él.
“Otro punto enfatizado en nuestro estudio es el valor de las aproximaciones simples (r) a problemas complejos. En otras palabras, si reducimos 21 parámetros a un solo parámetro, podemos llegar a un mecanismo cinético esencial con efectos muy interesantes pero difíciles de entender. Plutón y la dinámica orbital de Plutón”.
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