Nuevos datos apuntan al posible “Planeta Nueve”, en base a las observaciones hechas desde el GTC

En el año 2000, se descubrió en nuestro sistema solar el primero de una nueva clase de objetos lejanos, orbitando alrededor del Sol más allá de Neptuno: los “objetos transneptunianos extremos” (ETNOs, por sus siglas en inglés). Sus órbitas están muy alejadas en comparación con la terrestre. Nosotros orbitamos al Sol a una distancia media de una unidad astronómica (UA, 150 millones de km) y los ETNO lo hacen a más de 150 UA. Para hacerse una idea de su lejanía, la órbita de Plutón se encuentra a unas 40 UA y lo más cerca que pasa del Sol (perihelio) son 30 UA. Este descubrimiento marcó un punto de inflexión en el estudio del Sistema Solar exterior y, hasta la fecha, se han identificado un total de 21 objetos transneptunianos extremos.

Recientemente, varios trabajos han sugerido que las propiedades dinámicas de los ETNO podrían explicarse mejor si existiese uno o más planetas de varias masas terrestres orbitando a cientos de unidades astronómicas. En concreto, en el año 2016, los investigadores Brown y Batygin usaron las órbitas de siete de estos ETNO para predecir la existencia de una supertierra, girando en torno al Sol a unas 700 UA, en el rango de masas de planetas subneptunianos. A esta idea se la conoce como la hipótesis del Planeta Nueve y es uno de los temas de actualidad en el campo de las ciencias planetarias. Sin embargo, debido a su lejanía, la luz que nos llega de estos cuerpos es muy débil y, hasta hoy, de los 21 objetos transneptuanianos extremos conocidos, sólo uno, Sedna, había sido observado mediante espectroscopía.

Ahora, un equipo de investigación liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y en colaboración con la Universidad Complutense de Madrid, ha dado un paso más para caracterizar físicamente estos cuerpos y confirmar o refutar dicha hipótesis mediante el estudio de dos de ellos. Los científicos han llevado a cabo las primeras observaciones espectroscópicas de 2004 VN112 y 2013 RF98, ambos particularmente interesantes desde el punto de vista dinámico, pues sus órbitas son casi idénticas y sus polos orbitales presentan una separación angular extremadamente pequeña. Esto sugiere un origen común y sus órbitas actuales podrían ser resultado de una interacción en el pasado con el hipotético Planeta Nueve. El estudio, publicado recientemente en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, propone que este par de objetos transneptunianos extremos fue un asteroide binario que se desligó tras acercarse a un planeta más allá de Plutón.

Secuencia de imágenes tomadas con el Gran Telescopio CANARIAS (GTC) para identificar uno de los ETNO estudiados en este trabajo, 2013 RF98, donde puede apreciarse su movimiento durante cuatro noches consecutivas. A la derecha, espectros en el rango visible obtenidos con el GTC del par 2004 VN112 – 2013 RF98. La línea recta roja representa la pendiente espectral. Crédito: Julia de León (IAC).

Para llegar a esas conclusiones, hicieron las primeras observaciones espectroscópicas hasta la fecha de 2004 VN112 y 2013 RF98 en el rango visible. Se realizaron, en colaboración con los astrónomos de soporte Gianluca Lombardi y Ricardo Scarpa, usando el espectrógrafo OSIRIS del Gran Telescopio CANARIAS (GTC), ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Identificar los asteroides fue muy laborioso dado que, al estar tan lejos, su desplazamiento aparente en el cielo es muy lento. Después midieron sus magnitudes aparentes (su brillo intrínseco observado desde la Tierra) y, además, recalcularon la órbita de 2013 RF98, la cual estaba pobremente determinada: los investigadores encontraron el objeto a más un minuto de arco de la posición predicha por las efemérides. Estas observaciones han ayudado a mejorar su órbita y han sido publicadas por el Minor Planet Center (MPEC 2016-U18: 2013 RF98), organismo responsable de la identificación de planetas menores (cometas y asteroides), así como de sus medidas y posiciones orbitales.

En cuanto a sus composiciones, el rango visible del espectro puede aportar cierta información. Mediante su pendiente espectral, se sabe si pueden tener hielos puros en su superficie, como es el caso de Plutón, así como carbono altamente procesado. También puede indicar la posible presencia de silicatos amorfos, como en el caso de los asteroides Troyanos de Júpiter. Los valores obtenidos de 2004 VN112 y 2013 RF98 son prácticamente idénticos y similares a los observados mediante fotometría de otros dos objetos transneptunianos extremos, 2000 CR105 y 2012 VP113. En cambio, Sedna, el único que había sido observado espectroscópicamente hasta la fecha, presenta unos valores muy diferentes a los demás de su clase. Estos cinco objetos forman parte del grupo de los siete utilizados para plantear la hipótesis del Planeta Nueve, lo que sugiere que todos deben tener una región de origen común, salvo Sedna, que se cree que proviene de la zona interna de la nube de Oort.

“Dado que las pendientes espectrales similares observadas del par 2004 VN112 – 2013 RF98 sugieren un origen físico común -explica Julia de León, primera autora de la investigación y astrofísica del IAC-, nos planteamos la posibilidad de que hubieran sido en su día un asteroide binario que quedó desligado por un encuentro con un objeto más masivo”. Para validar esta hipótesis, el equipo hizo miles de simulaciones numéricas, para ver cómo se separan los polos orbitales con el tiempo. Los resultados de las mismas sugieren que un posible Planeta Nueve, con una masa de entre 10 y 20 masas terrestres orbitando el Sol a una distancia media de entre 300 y 600 UA, podría haber desviado el par 2004 VN112 – 2013 RF98  hace unos 5 a 10 millones de años. De esta forma, se explicaría cómo estos dos asteroides, en un principio girando uno alrededor del otro, fueron separando sus órbitas poco a poco al haberse acercado a un objeto mucho más masivo en un determinado momento.

Artículo: “Visible spectra of (474640) 2004 VN112 – 2013 RF98 with OSIRIS at the 10.4m GTC: evidence for binary dissociation near aphelion among the extreme trans-Neptunian objects”, por Julia de León, Carlos de la Fuente Marcos y Raúl de la Fuente Marcos. Publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slx003