miércoles, 1 de agosto de 2012

Orcus y Vanth, la extraña pareja del Cinturón de Kuiper (3ª parte de una serie de artículos dedicados a los TNOs)

1ª Parte: Cinturón de Kuiper. 

2ª Parte: Eris, el planeta enano de la discordia.



Orcus y Vanth, la extraña pareja del Cinturón de Kuiper 


(90482) Orcus  es un objeto del Cinturón de Kuiper, más concretamente, un plutino. Los plutinos son objetos transneptunianos que están en resonancia orbital 3:2 con Neptuno. Esto significa que efectúan dos órbitas alrededor del Sol al tiempo que Neptuno realiza tres órbitas. Por esto, aunque crucen la órbita del planeta gigante, éste no los puede expulsar gravitatoriamente. Como esta característica la comparte Plutón, estos cuerpos se denominan plutinos. Aunque en un punto su órbita se acerca a la de Neptuno, la resonancia entre ambos objetos significa que siempre están separados por una distancia considerable (hay siempre una separación angular de más de sesenta grados entre ellos).

Aunque Orcus fue descubierto el 17 de febrero de 2004, se han encontrado imágenes fechadas en 1951 en las que aparece.

Vanth es el único satélite natural que se le conoce a Orcus. Fue descubierto por Mike Brown y T.A. Suer utilizando imágenes tomadas por el Telescopio Espacial Hubble el 13 de noviembre de 2005. Su descubrimiento fue confirmado el 22 de febrero de 2007 en la Circular de la UAI 8812.

Orcus y Vanth son un sistema de cuerpos inusual en el Cinturón de Kuiper. Aunque la mayoría de los grandes KBO (Kuiper Belt Objets, Objetos del Cinturón de Kuiper) tienen pequeños satélites en órbitas circulares, el caso de Orcus es diferente. Vanth es un cuerpo de tamaño considerable en relación con las dimensiones de Orcus, por lo que caracterizar las características físicas y orbitales de este sistema pueden dar pista sobre su origen y su escenario de formación.




Orcus

Orcus. Credit: NASA.






Hay varias características que hacen único a Orcus. Su espectro de reflectancia muestra la señal de la presencia de hielo de agua más profunda de cualquier objeto del Cinturón de Kuiper (KBO) que no está asociado con la familia colisional de Haumea.

La familia colisional de Haumea está formada por trozos creados cuando un gran impactador, tal vez de 500 km de diámetro, impactó con el planeta enano en un pasado lejano, desprendiendo su manto de hielo, y dando lugar a la formación de cuerpos más pequeños. Al tener su origen en la capa externa del Haumea primitivo, estos cuerpos poseen una gran firma del hielo de agua en sus superficies.

La primera observación espectroscópica de Orcus, realizada en 2004, muestra que este cuerpo posee un color neutral.




En términos de composición, Orcus parece encontrarse entre los grandes KBO que son capaces de mantener elementos volátiles como el metano, y entre los KBO medianos, cuyos espectros son más uniformes. Las observaciones con infrarrojos hechas por el European Southern Observatory dan resultados consistentes con mezclas de hielo y compuestos de carbono. Además, el espectro de infrarrojos tomado con el telescopio Gemini confirmó una modesta presencia de hielo, compatible con una cubierta del 15–30%, pero no más del 50% de la superficie. Esto significa que hay menos hielo que en Caronte, pero una cantidad similar a la de  Tritón. También se encontró metano en estado sólido, en una cantidad menor del 30%, lo que deja abierta la posibilidad de descubrir otros componentes en el futuro.

Observaciones posteriores realizadas en 2010 demostraron la presencia de hielo cristalino en su superficie que junto a la probable presencia de hielo de amoniaco delatan la existencia en el pasado de una actividad criovolcánica. Debido a la radiación cósmica, el hielo cristalino debería desaparecer de la superficie de los KBO en 10.000 años a no ser que existiese una fuente de renovación del mismo tal y como se piensa que podría haber ocurrido en los KBO de mayor tamaño.

Los modelos de calentamiento interno a través de la desintegración radiactiva sugieren que Orcus puede ser capaz de sostener un océano interno de agua líquida.




La magnitud absoluta de Orcus es 2,3, y la aparente19,1 en oposición. Su diámetro es de aproximadamente 1.600 km. Su afelio es de 48,07 U.A. Su perihelio se ha calculado en 30,27 U.A, siendo su excentricidad de 0,22718, y su inclinación de 20,573 grados.









Vanth


Vanth es el único satélite natural que se le conoce a Orcus. Fue descubierto por Mike Brown y T.A. Suer utilizando imágenes tomadas por el Telescopio Espacial Hubble el 13 de noviembre de 2005. Las observaciones astrométricas parecen indicar que la órbita de Vanth es esencialmente circular y se encuentra bastante inclinada respecto a la de Orcus.

Existen sospechas de que esta luna puede orbitar presentando siempre la misma cara a Orcus, es decir, este sistema sufriría un acoplamiento de mareas.

Vanth fue encontrado a sólo 0,25 segundos de arco con respecto a Orcus. Si ambos cuerpos tienen albedos similares se ha calculado un diámetro para Vanth de aproximadamente 280 km o lo que es el mismo, un diámetro 3,2 veces más pequeño que su objeto principal.

Mientras Orcus posee un color neutro, Vanth presenta una clase espectral moderadamente roja, lo que sugiere que podría haber una diferencia de albedo entre ambos cuerpos. Esta incertidumbre en los datos podría modificar el tamaño calculado para ambos cuerpos. Vanth podría tener más de 380 km de diámetro, y Orcus, 860 kilómetros de diámetro. La masa de Vanth también depende del albedo que posee, que puede variar entre un 3% a 7,5% de la masa total del sistema.


El satélite no parece ser como otros satélites que tienen su origen en un caso de colisión, ya que su espectro es muy diferente en relación a su planeta, lo que podría indicar que es un objeto del cinturón de Kuiper capturado.




Origen del sistema Orcus-Vanth.


Los científicos trabajan con tres teorías sobre la formación de este sistema:

1.- Colisión + acoplamiento de marea.

La órbita cercana de Vanth respecto a Orcus sugiere que ambos cuerpos están acoplados gravitatoriamente. En este escenario, Vanth se habría formado a partir de los escombros eyectados por Orcus cuando este cuerpo sufrió un impacto. La formación de Vanth se produjo más allá del Límite de Roche, transfiriendo Orcus a su luna su momento angular.

Con el tiempo ambos cuerpos evolucionaron hasta tener una rotación síncrona doble, tal y como les ocurrió a Plutón y Caronte. Si Orcus y Vanth se encuentran actualmente en el estado síncrono doble, podemos poner límites a su relación de masas. Suponiendo que los dos objetos giran con un período de 9,53 días, la proporción de masas es de aproximadamente 8, teniendo en cuenta diferentes cálculos sobre el momento angular del sistema.


2.-Vanth fue capturado por la gravedad de Orcus.

En lugar de formarse en una colisión, Orcus también pudo ser atrapado por la fuerza gravitatoria de Vanth. Esta captura tendría que haber comenzado en una órbita muy inusual, por lo que es un escenario poco probable.


3.- Mecanismo de Kozai + fuerzas de marea.

En este caso Vanth también es atrapado gravitatoriamente por Orcus, pero difiere del anterior caso en que en este modelo se aplica el mecanismo de Kozai: en este escenario, un segundo cuerpo distante, grande como un planeta o una estrella compañera, perturba gravitacionalmente la órbita de un planeta. En 2009 se demostró que con una amplia variedad de condiciones iniciales, este modelo podía predecir la formación de sistemas como Orcus-Vanth. La diferencia de magnitud y color entre ambos cuerpos indican que este es el fenómeno más probable de formación del sistema, pero tampoco puede descartarse el escenario de la colisión.







BIBLIOGRAFÍA

http://www.astrofisicayfisica.com/2012/02/resonancias-orbitales-en-los-objetos.html

http://iopscience.iop.org/1538-3881/134/2/787/fulltext/

http://en.wikipedia.org/wiki/Vanth_%28moon%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Vanth_%28sat%C3%A9lite%29

http://iopscience.iop.org/1538-3881/139/6/2700/fulltext/

http://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2011/EPSC-DPS2011-999.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/90482_Orcus#cite_note-Hussman2006-23

http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2011/2873.html

http://www.cienciakanija.com/2009/03/31/cubitos-de-hielo-en-el-espacio/

3 comentarios:

  1. Hola Verónica,

    Nuevamente un excelente artículo sobre TNOs!
    Gracias por compartirlo!

    Saludos,

    Fran

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  2. Hola, Verónica.

    No recuerdo a propósito de qué cuerpo celeste llegué a tu blog, y lo agregué a mis favoritos. No soy un entendido en temas de astrofísica, aunque sí un amante de la ciencia en general. Muchos de los artículos que publica esta página me han parecido muy interesantes, y agradezco que, además, estén expuestos en un lenguaje sencillo y de (relativa) fácil comprensión para el lector no docto (como yo).

    Gracias por esta publicación. Muy buen artículo el de hoy.

    LDM.

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