Los astrónomos descubrieron Urano en 1781, Neptuno en 1846 y Plutón en 1930.
Pero Plutón tiene un diámetro de sólo 2.322 kilómetros, más pequeño que la Luna, y no es lo suficientemente masivo como para afectar la órbita de Neptuno.
Observaciones posteriores mostraron que la órbita de Neptuno era exactamente como se esperaba, sin la necesidad de un perturbador masivo.
Hasta el momento, hay muchos objetos helados más allá de la órbita de Neptuno, y sólo hemos detectado una pequeña parte de ellos.
Hay alrededor de 2.000 cuerpos celestes moviéndose cerca de Plutón.
Esa región se llama Cinturón de Kuiper. Su límite se sitúa aproximadamente a 48 UA (1 UA es igual a la distancia entre el Sol y la Tierra), porque después de eso el número de cuerpos celestes disminuyó rápidamente.
El Cinturón de Kuiper es el remanente de la nebulosa solar original (la nebulosa que dio origen al sistema solar). Esa área es muy vasta, la densidad del material es muy baja y está tan lejos del sol que es imposible que el material colapse para formar planetas.
De hecho, es difícil que cualquier cuerpo celeste se forme en el sistema solar exterior. Incluso Urano y Neptuno probablemente no se formaron in situ, sino que fueron impulsados a sus posiciones actuales durante las interacciones con Júpiter y Saturno.
Los cometas de período corto (el semieje mayor de su órbita es de sólo unas pocas docenas de unidades astronómicas y su inclinación orbital es muy pequeña) pueden ser objetos que acaban de escapar del cinturón de Kuiper.
Mientras que la parte principal del Cinturón de Kuiper termina a unas 48 UA, hay otro grupo de objetos en el borde del sistema solar de donde proceden los cometas de período largo.
La longitud del semieje mayor de la órbita de un cometa de período largo suele alcanzar decenas de miles de unidades astronómicas. Las órbitas de los planetas del sistema solar están casi todas en el mismo plano (los planetas del sistema solar en realidad están en el plano de la eclíptica).
La nube de Oort pudo haberse formado al mismo tiempo que los planetas del sistema solar.
Durante la formación del sistema solar, hubo muchos cuerpos celestes en la zona donde se ubicaron los planetas gigantes. La mayoría de ellos fueron devorados por planetas gigantes.
Sin embargo, el creciente número de planetas también ha provocado la aparición de algunos cuerpos celestes.
La mayoría de ellos fueron expulsados del sistema solar y volaron al espacio interestelar.
Sin embargo, todavía hay entre un 1% y un 10% de cuerpos celestes que no pueden escapar de las limitaciones del sistema solar debido a una energía insuficiente y sólo pueden acabar vagando por el lejano sistema solar exterior.
Los objetos celestes que son expulsados pero no logran escapar de la gravedad del sol se mueven todos en órbitas elípticas, que pueden moverse miles o incluso decenas de miles de unidades astronómicas.
Sin embargo, aún pueden acercarse al Sol (en el perihelio de su órbita) y pasar por donde fueron expulsados.
Así que las órbitas de estos cuerpos celestes son todavía parciales.
Está ubicado en la región de los planetas gigantes y tiene la oportunidad de interactuar fuertemente con planetas masivos nuevamente.
El resultado de la acción es una colisión final o son expulsados por completo del sistema solar.
Los objetos en órbitas elípticas se agrupan libremente para formar la nube de Oort.
Allí, la atracción gravitacional del Sol ya es débil, pero las fuerzas de las estrellas cercanas, el centro de la Vía Láctea y el disco de la Vía Láctea han comenzado a dominar.
Estas fuerzas son similares a las fuerzas de marea, que pueden tirar del perihelio de un cuerpo celeste hacia afuera para evitar que vuelva a chocar con un planeta gigante como Júpiter.
Con el tiempo, estas fuerzas cambian aleatoriamente las órbitas e inclinaciones de los objetos de la nube de Oort, provocando que algunos de ellos escapen del sistema solar y entren en el espacio interestelar.
Otros objetos son arrojados cerca del planeta y se convierten en los cometas de período largo que vemos.
De hecho, el sistema solar interior pudo haber experimentado lluvias de cometas debido al paso accidental de otras estrellas.
Los científicos creen que la conjunción de estrellas provoca que los cometas choquen con frecuencia contra la Tierra, lo que puede provocar la extinción de la vida en la Tierra. Sin embargo, las consecuencias de los encuentros estelares son muy impredecibles.
Entonces, ¿qué objetos hay en el área entre la Nube de Oort y el Cinturón de Kuiper?
Los astrónomos alguna vez creyeron que no había ningún cuerpo celeste cuya órbita completa estuviera en esa región porque las fuerzas de marea galácticas allí eran insuficientes para mover el perihelio orbital del objeto completamente fuera de la región planetaria del sistema solar.
En 2003, los astrónomos utilizaron el Telescopio Oceánico Samuel de 1,2 metros de diámetro en el Observatorio Palomar en los Estados Unidos para realizar un estudio superficial de casi todas las áreas del cielo observables en el hemisferio norte.
Mientras tanto, encontraron a Sedna.
Su cabeza está a unos 1000 kilómetros de distancia, su perihelio está a 76 AU y su semieje mayor está a 532 AU.
Es el primer objeto cuya órbita completa se sitúa en esta región.
Sedna fue tan inesperada e inusual que los astrónomos tuvieron que repensar la formación del sistema solar.
Diez años después, el Observatorio Gemini descubrió 2012 VP113. Su órbita tiene un perihelio a 80 AU, mientras que la órbita de Viced tiene un perihelio muy lejano.
Sorprendentemente, el semieje mayor de su órbita es más pequeño que el de Viced, sólo 265 UA.
Las órbitas de estos dos cuerpos celestes son muy estables. Actualmente, no interactúan fuertemente con ningún objeto conocido del sistema solar.
Sin embargo, el hecho de que tengan órbitas extremadamente elípticas sugiere que debieron haber chocado con algún cuerpo celeste en algún momento.
Algunos astrónomos las llaman la nube de Oort interior porque no son tan fácilmente manipuladas por las fuerzas de marea de la Vía Láctea como la nube de Oort exterior, más distante.
Es decir, la órbita de la nube de Oort se ha mantenido estable desde la antigüedad, por lo que se trata esencialmente de un "fósil" que preserva información sobre la formación del sistema solar.
Sedna fue descubierta durante un eficaz estudio del cielo utilizando una cámara de máximo píxel.
2012 VP113 fue descubierto cuando los astrónomos instalaron una cámara de este tipo en un telescopio más grande.
La cámara de energía oscura del Telescopio Blanco de 4 metros puede obtener imágenes de un área de aproximadamente 2,7 grados cuadrados en el Observatorio estadounidense en Monte Tololo, Chile.
Una imagen tan grande equivale al área combinada de 11 lunas llenas, y es varias veces mayor que el área del cielo capturada por todas las cámaras anteriores en telescopios de 4 metros o más.
Seguimos buscando lugares lejanos y esperamos encontrar más objetos del COI en los próximos años.
Cuanto más lejos está un objeto de nosotros, más oscuro aparece. Por lo tanto, es probable que haya muchos cuerpos celestes grandes escondidos en el sistema solar exterior.
Lo que vemos es la luz del sol reflejada en sus superficies.
La luz del sol llega primero al cuerpo celeste, se refleja en la superficie del cuerpo celeste y luego llega a la tierra. Cuando la distancia de un objeto a nosotros se duplica, su brillo disminuye en un factor de 16. Por esta razón, sólo podemos ver a Sedna y 2012 VP113 cerca del perihelio.
Además, la mayoría de las veces no los vemos.
Del mismo modo, no podemos ver cuerpos celestes que tengan aproximadamente el mismo tamaño que Marte y tengan órbitas similares, porque están demasiado lejos de nosotros y son muy oscuros.
Es posible que ya no queden planetas grandes en el sistema solar; de lo contrario, el Explorador de Infrarrojos de Campo Amplio de la NASA detectaría sus atmósferas cálidas en el infrarrojo.
Los planetas gigantes desprenden más calor del que absorben del sol porque la energía acumulada durante la formación de los planetas no se ha agotado.
En los objetos en el borde del Cinturón de Kuiper, notamos similitudes entre ellos: estos 12 objetos tienen ángulos de amplitud de perihelio similares.
El ángulo de amplitud del perihelio es el ángulo entre el perihelio de la órbita y la intersección ascendente de la órbita en el plano de la eclíptica. El ángulo de amplitud del perihelio es 0, lo que significa que la órbita del cuerpo celeste está dentro del plano de la eclíptica, y 90 grados significa que el cuerpo celeste se desvía más del plano de la eclíptica cuando alcanza el perihelio.
Ninguno de estos objetos distantes tiene un ángulo de perihelio superior a unas pocas decenas de grados. Esto fue completamente inesperado.
Creemos que sus ángulos de perihelio deberían estar distribuidos aleatoriamente. Una posible explicación es que un objeto masivo desconocido esté dirigiendo sus órbitas con amplitudes similares a las del perihelio.
10 El proceso de formación de objetos en el borde del Cinturón de Kuiper puede ser similar a Sedna, 2012 VP113.
Sin embargo, otra posible explicación es que alguna vez interactuaron con Neptuno porque sus órbitas estaban más cerca de la esfera de influencia de Neptuno.