El Cinturón de Kuiper podría extenderse miles de millones de kilómetros más de lo que nadie imaginaba. La sonda New Horizons de la NASA se topó con Plutón en 2015, luego pasó un período prolongado en las capas más profundas del Cinturón de Kuiper y se encontró con una tormenta de polvo cósmico, lo que sugiere que los confines del Sistema Solar podrían estar incluso más lejos de lo que imaginamos.
El espacio está lleno de polvo, compuesto por diminutas partículas de apenas micras (millonésimas de metro). La mayor parte del polvo de nuestro sistema solar proviene de la formación de planetas, un proceso violento en el que numerosos objetos colisionaron entre sí. Hoy en día, a este polvo antiguo se suma polvo reciente expulsado de las superficies de asteroides y cometas por impactos de micrometeoritos. Este polvo, tanto reciente como antiguo, produce la misteriosa «luz zodiacal». Este polvo se extiende hasta los confines del sistema solar. Los astrónomos aún desconocen la composición de esta última frontera. Los resultados obtenidos con el SDC se publicaron el 1 de febrero de 2024 en la revista Astrophysical Journal Letters.
Ilustración del Cinturón de Kuiper. NASA/SOFIA/Lynette Cook
El Cinturón de Kuiper (o Cinturón de Kuiper-Edgeworth, llamado así en honor a los astrónomos Gerard Kuiper y Kenneth Edgeworth, quienes propusieron su existencia de forma independiente) es tan distante, y sus habitantes helados tan pequeños y tenues, que el primer objeto del Cinturón de Kuiper (OCK) más allá de Plutón fue descubierto recién en 1992. Este descubrimiento fue realizado por los astrónomos Dave Jewitt y Jane Luu, de la Universidad de Hawái. Desde entonces, sin embargo, se han descubierto miles de objetos del Cinturón de Kuiper, lo que ha permitido a los astrónomos comenzar a cartografiar el sistema solar exterior.
Más allá del Cinturón de Kuiper se encuentra el Disco Disperso, poblado por objetos del Cinturón de Kuiper (OCK) que fueron dispersados desde este cinturón por las mareas gravitacionales que emanan de Neptuno, el planeta más externo del Sistema Solar. Los objetos del Disco Disperso suelen tener órbitas muy elípticas, con una fuerte inclinación respecto al plano del Sistema Solar, y pueden estar a cientos de unidades astronómicas (UA) del Sol. Una UA, o unidad astronómica, equivale a la distancia entre la Tierra y el Sol.
Mucho más allá del Cinturón de Kuiper y del disco disperso se encuentra la Nube de Oort, una vasta región esférica de objetos congelados que se extiende a más de un año luz del Sol. Aunque la Nube de Oort nunca se ha observado directamente debido a su distancia, los científicos conocen su existencia porque las órbitas de los cometas de largo período pueden rastrearse hasta esta ubicación.
Sin embargo, los nuevos datos obtenidos por la sonda New Horizons amenazan con trastocar gran parte de nuestra comprensión del sistema solar exterior.
«La sonda New Horizons está realizando las primeras mediciones directas de polvo interplanetario mucho más allá de Neptuno y Plutón, por lo que cada observación tiene el potencial de conducir a un descubrimiento», dijo en un comunicado el astrónomo Alex Doner, de la Universidad de Colorado en Boulder.
Trayectoria de la sonda New Horizons a través del sistema solar exterior. Arrokoth fue descubierto a una distancia de 44,6 unidades astronómicas. NASA/Johns Hopkins APL/SwRI
Se creía que la distancia entre el borde exterior del Cinturón de Kuiper y el Sol era de aproximadamente 50 unidades astronómicas (UA) (una UA equivale a 149,5 millones de kilómetros, o 93 millones de millas). El 1 de enero de 2019, New Horizons encontró un objeto del Cinturón de Kuiper llamado Arrokoth, que se encuentra a 44,5 UA del Sol. En 2024, New Horizons estaba a 58,25 UA del Sol, superando la marca de las 50 UA en abril de 2021. Durante los últimos cinco años, New Horizons debería haber sobrepasado el borde del Cinturón de Kuiper. Sin embargo, debido a que los objetos del Cinturón de Kuiper están separados por millones de millas, New Horizons no habría detectado visualmente su alejamiento de ellos. En cambio, una disminución en los niveles de polvo interplanetario habría sido la señal reveladora.
Sin embargo, el instrumento espacial Venetia Burney Student Dust Counter (SDC), que lleva el nombre de la niña que bautizó a Plutón en 1930, no detectó esta disminución de polvo. De hecho, la cantidad de polvo en el espacio sigue siendo la misma que antes, lo que desconcierta a los astrónomos.
El detector SDC está montado en la superficie frontal de la nave espacial New Horizons. Consta de 14 detectores de película plástica, cada uno de 14,2 x 6,5 centímetros (5,6 x 2,6 pulgadas) y tan solo 28 micras de espesor. Doce de los detectores están expuestos a la atmósfera, mientras que los otros dos están blindados para funcionar como detectores de referencia, registrando cualquier evento no relacionado con la intrusión de polvo para eliminar falsas alarmas. Cuando una partícula de polvo impacta contra uno de los detectores, el impacto deja una pequeña hendidura en la película plástica, lo que modifica ligeramente la conductividad eléctrica de sus superficies.
Una posible explicación es que el exceso de polvo se formó más cerca del Sol y fue expulsado del Cinturón de Kuiper por la presión de la luz solar que incidía sobre las partículas. Sin embargo, el equipo de Doner consideró improbable esta teoría. En cambio, afirman que prefieren una teoría más atractiva.
La presencia persistente de polvo indica que New Horizons aún se encuentra en el Cinturón de Kuiper, y que este cinturón es mucho más grande de lo que se pensaba, extendiéndose miles de millones de millas más allá del Sol de lo que muestran nuestros mapas actuales.
Representación artística de la nave espacial New Horizons de la NASA. Esta imagen muestra el colector de polvo para estudiantes ubicado en la parte inferior de la nave. NASA/Johns Hopkins APL/SwRI/Steve Gribben
Esto no se evidencia únicamente en los datos de polvo. Los astrónomos están utilizando algoritmos de aprendizaje automático para analizar las observaciones del Telescopio Subaru de 8,2 metros en Mauna Kea, Hawái, y del Telescopio Victor M. Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, Chile, con el fin de encontrar más objetos helados que New Horizons podría explorar. Hasta el momento, han descubierto 154 objetos en la dirección en la que se dirige New Horizons, incluyendo unos 20 a los que la nave espacial se acercará a pocos millones de millas, lo suficientemente cerca para realizar observaciones rudimentarias. Sin embargo, algunos de estos 154 objetos parecen estar ubicados más allá del Cinturón de Kuiper, y no en la órbita excéntrica típica del disco disperso, sino en el plano de la eclíptica, que también está dividido por el Cinturón de Kuiper.
«La idea de que podríamos haber descubierto un cinturón de Kuiper extendido, con una población completamente nueva de objetos que colisionan y producen más polvo, proporciona otra pista para desentrañar los misterios de las regiones más distantes del sistema solar», dijo Doner.
La sonda New Horizons navega por aguas inexploradas. Solo cuatro naves espaciales han visitado esta región anteriormente: las Pioneer 10 y 11, así como las Voyager 1 y 2, y ninguna de ellas estaba equipada con un contador de polvo como la New Horizons.
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Si bien las sondas Pioneer llevan mucho tiempo inactivas y la Voyager 1 comienza a presentar fallas, New Horizons cuenta con suficiente combustible y energía para operar hasta la década de 2040, cuando podría alcanzar una distancia de más de 100 unidades astronómicas del Sol. Para cuando se agoten sus reservas de energía, probablemente habrá redibujado por completo el mapa del Sistema Solar exterior.
En los confines del sistema solar se encuentran numerosos objetos helados que se asemejan a muñecos de nieve: pares de esferas conectadas. Un nuevo estudio revela una forma sencilla en que se forman estos misteriosos objetos.
Más allá de la órbita de Neptuno se encuentran los bloques de hielo que quedaron del nacimiento del sistema solar, conocidos como planetesimales. Al igual que las bolas de nieve se componen de cúmulos de copos de nieve, es probable que los planetesimales se formaran dentro de los discos de polvo que rodeaban al Sol recién nacido, a partir de nubes de objetos del tamaño de guijarros atraídos gravitacionalmente entre sí. Los científicos detallaron sus hallazgos el 19 de febrero de 2026 en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
En 2019, la sonda New Horizons de la NASA capturó las primeras imágenes de planetesimales con forma de dos esferas unidas: objetos con forma de muñeco de nieve conocidos como binarias de contacto. Otros estudios sugieren que entre una décima y una cuarta parte de los planetesimales podrían ser binarias de contacto.
Pero cómo se formaron estos distantes muñecos de nieve seguía siendo un misterio. Estudios anteriores intentaron calcular el origen de los sistemas binarios de contacto modelándolos como esferas en colisión. Sin embargo, hasta hace poco, estos cálculos incluían fusiones ideales, que siempre resultaban en esferas, no en otras formas.
Imagen compuesta del objeto Arrokoth del Cinturón de Kuiper, fotografiado por la sonda New Horizons de la NASA en 2019. NASA/Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins/Instituto de Investigación del Suroeste
En el estudio, los científicos modelaron los planetesimales como nubes de partículas que descansan unas sobre otras en sus superficies.
Los estudios de modelización han revelado que, en ocasiones, al rotar estas nubes, en lugar de fusionarse en un único planetesimal, formaban dos planetesimales separados que orbitaban entre sí. Los astrónomos han observado numerosos planetesimales binarios de este tipo en el Cinturón de Kuiper, más allá de Neptuno.
En nuevas simulaciones, estos planetesimales binarios pueden acercarse bajo la influencia de su atracción gravitatoria mutua hasta tocarse y fusionarse. Lo más destacable de este modelo es que puede crear planetesimales no solo esféricos, sino también planos, con forma de cigarro e incluso con forma de muñeco de nieve. La velocidad de estos planetesimales y la fuerza de la cohesión de sus partículas determinan la forma de su fusión final.
Los pares de planetesimales que componen estos muñecos de nieve lejanos podrían permanecer juntos durante millones o incluso miles de millones de años, ya que es improbable que colisionen con algo más. Sin una colisión, nada podría separarlos.
El estudio reveló que los sistemas binarios de contacto representaban solo el 4% de los planetesimales modelados, lo cual no coincide del todo con la estimación del 10-25%.
Barnes señaló que las simulaciones por computadora del equipo estaban limitadas por la cantidad y el tamaño de las partículas que componían las nubes de guijarros que posteriormente formaron planetesimales. Sugirió que aumentar la cantidad y la variedad de tamaños de partículas en sus simulaciones podría ayudar a incrementar la cantidad de sistemas binarios de contacto que podrían formarse. Las nubes de guijarros en rotación también podrían formar tres o más planetesimales orbitando entre sí.
El anillo que rodea al planeta enano helado Quaoar en el Cinturón de Kuiper se encuentra mucho más lejos de su cuerpo principal de lo que los científicos creían posible.
Los astrónomos han descubierto un sistema de anillos completamente nuevo en el sistema solar, y está ubicado tan lejos de su planeta enano progenitor que debería ser imposible.
El anillo rodea a Quaoar, un planeta de aproximadamente la mitad del tamaño de Plutón y ubicado más allá de Neptuno. Es el tercer anillo descubierto alrededor de un planeta menor y el séptimo sistema de anillos en el Sistema Solar, siendo los anillos más conocidos y estudiados los que rodean a los planetas gigantes Saturno, Júpiter, Neptuno y Urano.
Los seis planetas con sistemas de anillos conocidos hasta ahora tienen anillos ubicados muy cerca de la superficie del planeta. Esto pone en entredicho las teorías sobre la formación de anillos.
Imagen del planeta enano Quaoar, situado más allá de Neptuno. ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
El sistema de anillos se encuentra a una distancia de siete radios planetarios de Quaoar (es decir, siete veces el radio de Quaoar), lo que representa el doble del límite máximo teórico para un sistema de anillos, conocido como límite de Roche. En comparación, la mayor parte de los anillos de Saturno se ubican a tan solo tres radios planetarios del gigante gaseoso.
Anteriormente se creía que los anillos situados más allá del límite de Roche no podrían persistir a una distancia tan grande de su cuerpo de origen. Los anillos formados más allá del límite de Roche no deberían ser estables; deberían acumularse rápidamente en los cráteres, consumiendo todo el material del anillo.
Los científicos creen que el anillo de Quaoar se formó de manera similar a otros anillos del Sistema Solar: las colisiones entre lunas que orbitaban su planeta madre crearon escombros que se depositaron, formando un anillo de partículas de roca, hielo y polvo. Según los investigadores, estas partículas no pueden formar una luna si están cerca del planeta y dentro del límite de Roche, ya que las fuerzas de marea del cuerpo progenitor las desintegran constantemente e impiden que se adhieran entre sí. Pero este no es el caso del anillo de Quaoar.
Ilustración que muestra la disposición de los anillos del planeta enano Quaoar en comparación con el límite de Roche, considerado la distancia máxima a la que podían formarse anillos planetarios. Observatorio de París
Los investigadores descubrieron el sistema de anillos mientras estudiaban la atmósfera de Quaoar. El equipo utilizó el instrumento de alta velocidad HiPERCAM del Gran Telescopio Canarias (Islas Canarias), capaz de detectar pequeños cambios en la iluminación de las estrellas de fondo. El anillo se hizo visible cuando provocó una disminución en la iluminación de la estrella de fondo de aproximadamente un 5-10% tanto antes como después de que el cuerpo principal de Quaoar pasara frente a ella. Este evento, conocido como eclipse, duró menos de un minuto.
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El anillo de Quaoar es demasiado pequeño y tenue para ser visto directamente, incluso con un instrumento potente como el Telescopio Espacial Hubble. Aparte de los eclipses, la única forma de detectar estos anillos de planetas enanos es enviarles una sonda robótica.
Además, según modelos basados en datos del Telescopio Espacial James Webb, cinco mundos similares a la Tierra podrían estar ocultos en la Nube de Oort, en los confines del Sistema Solar. El joven Sol podría haber capturado varios exoplanetas del tamaño de Marte o Mercurio que actualmente orbitan en las regiones exteriores del Sistema Solar, pero identificarlos será extremadamente difícil.
La mayoría de los astrónomos coinciden en que solo hay cuatro planetas terrestres, o planetas rocosos, en nuestro Sistema Solar, todos ubicados cerca del Sol. Sin embargo, nuevas investigaciones sugieren que podrían existir hasta cinco planetas más en los confines del Sistema Solar.
Los planetas errantes (PE) son objetos del tamaño de un planeta que no orbitan una estrella. También llamados planetas solitarios, los PE se forman a partir de cúmulos de gas que no están ligados a una estrella o se originan alrededor de estrellas pero son expulsados de sus órbitas. El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha descubierto cientos de PE en la Vía Láctea y más allá, incluyendo pares del tamaño de Júpiter en la constelación de Orión. Los modelos sugieren que la mayoría de los PE probablemente tengan el tamaño de Marte.
Si bien algunos planetas errantes son expulsados por las estrellas, estas también pueden atraer a estos solitarios vagabundos con su gravedad, convirtiéndolos en miembros del Sistema Solar que giran constantemente. En un estudio publicado el 18 de diciembre de 2023 en la revista Astrophysical Journal Letters, el investigador sugiere que nuestro propio Sol también pudo haber atraído planetas rocosos errantes en sus primeras etapas.
Para determinar la probabilidad, el autor del estudio, Amir Siraj, estudiante de posgrado en astrofísica de la Universidad de Princeton y director del Programa de Objetos Interestelares de la universidad, utilizó varios modelos o conjuntos de ecuaciones desarrollados previamente, basados en observaciones de planetas errantes. Suponiendo que nuestra joven estrella tiene una probabilidad de 1 entre 50 de capturar un planeta errante —lo que, según señaló, es una estimación conservadora—, Siraj realizó 100 millones de simulaciones, ajustando factores como la forma orbital para determinar cuántos mundos rocosos podría haber capturado el Sol. Siraj también supuso que el entorno primitivo del Sol era lo suficientemente restringido como para estimar el número de planetas en el peor de los casos, ya que la captura de planetas se vuelve más difícil en tales circunstancias.
Los planetas rocosos capturados por el Sol podrían residir en el sistema solar exterior, orbitando alrededor del Sol durante decenas de miles de años. da-kuk vía Getty Images
El estudio reveló que dos planetas con una masa similar a la de Marte, o entre tres y cinco planetas con una masa comparable a la de Mercurio, podrían encontrarse a una distancia aproximada de 1400 unidades astronómicas (UA) del Sol. (Una UA es la distancia entre la Tierra y el Sol). Esto significa que los planetas errantes capturados residen en la nube de Oort, una hipotética burbuja gigante compuesta por miles de millones de objetos helados del tamaño de montañas que rodea el Sistema Solar.
Los nuevos planetas propuestos son independientes del Planeta X, un hipotético mundo similar a Neptuno aún por descubrir, que se cree que orbita a aproximadamente 43 unidades astronómicas del Sol. A diferencia del nuevo estudio, que se basa en la teoría, los científicos predijeron la existencia del Planeta X a partir de observaciones de las extrañas trayectorias de objetos en el Cinturón de Kuiper, una región anular de cuerpos helados que se extiende desde Neptuno hasta la Nube de Oort.
Si bien los mundos terrestres capturados probablemente se parecerían más a la Tierra que al Planeta X, su habitabilidad sigue siendo objeto de especulación. Aunque podría existir agua en forma de capas de hielo, la luz solar sería «muy débil, comparable al brillo de la luz de la luna aquí en la Tierra», dijo Siraj. Pero dado que los supuestos planetas se originan en otros sistemas estelares y, por lo tanto, son exoplanetas, las futuras misiones espaciales que exploren exoplanetas podrían tenerlos como objetivo.
Sin embargo, detectar estos planetas propuestos recientemente será aún más difícil que identificar el Planeta X, ya que son mucho más pequeños y están más lejos del planeta sospechoso. Siraj cree que el Observatorio Vera S. Rubin, actualmente en construcción en Chile y cuyo lanzamiento está previsto para 2025, podría detectar un planeta que figuraba anteriormente en la lista FFP a menos de 700 unidades astronómicas, pero solo si, como señaló, «se encuentra en el hemisferio sur y lo suficientemente cerca de nosotros, con un albedo suficientemente alto», es decir, la capacidad de reflejar la luz que lo ilumina.
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