Cuerpos menores en el Sistema Solar I

Cuerpos menores en
el Sistema Solar I
(un recorrido histórico)
¿Qué es un planeta?
Planeta: Cuerpo sólido celeste que gira
alrededor de una estrella y que se hace
visible por la luz que refleja. En particular los
que giran alrededor del Sol.
¿Qué es un planeta?
Planeta: Cada uno de los siete astros que,
según el sistema de Tolomeo, se creía que
giraban alrededor de la Tierra; a saber: la
Luna, Mercurio, Venus, el Sol, Marte, Júpiter
y Saturno.
¿Qué es un planeta?
¿Qué es un planeta?
¿Qué es un planeta?
¿Qué es un planeta?
El sistema de Tolomeo (s. II)
Esfera de las
Estrellas fijas
Saturno
Luna
Marte
Venus
Sol
Tierra
Mercurio
Jupiter
El sistema de Copérnico (1543)
De revolutionibus orbium coelestium
Las leyes de Kepler (1609)
1) Los planetas se mueven en torno al sol describiendo
una elipse, uno de cuyos focos es el Sol.
2) La línea Sol-planeta barre áreas iguales en tiempos
iguales.
3) El cubo de los semiejes es proporcional al cuadrado
de los periodos de revolución.
1ª Ley de Kepler
Los planetas se mueven en órbitas elípticas dando vueltas
en torno al Sol, que está fijo en uno de los focos
F
a
2ª Ley de Kepler
Los planetas barren áreas iguales en tiempos iguales
Apoastro más lento
Periastro más rápido
2
3
4
1
3ª Ley de Kepler
El cubo del semieje es proporcional al cuadrado del período
Cuanto más grande es la órbita más se tarda en recorrerla
F
a
Galileo: el telescopio (1609)
- Descubrimiento de los cuatro satélites
principales de Júpiter
- Descubrimiento de las fases de Venus
- Descubrimiento de las manchas solares
- La Luna no tiene una superficie lisa
- Hay muchas más estrellas que las visibles
a simple vista
La ley de Newton
Dibujo de Newton en los “Principia”
(1687)
Ley de Titius-Bode
(1766 / 1772)
• Una regla sencilla que permite conocer la
distancia de un planeta al Sol
3⋅ 2 + 4
Radio de la órbita = RN =
AU
10
N
donde N = − ∞ , 0, 1, 2, 3, 4…para Mercurio,
Venus, la Tierra, etc.
∞
El descubrimiento de Urano
W. Herschel
Urano
N
Radio según la ley
Mercurio
-
(0+4)/10 = 0.4 AU
0.39 AU
Venus
0
(3+4)/10 = 0.7 AU
0.72 AU
La Tierra
1
(6+4)/10 = 1.0 AU
1.00 AU
Marte
_____
2
3
(12+4)/10 = 1.6 AU
(24+4)/10 = 2.8 AU
1.52 AU
_______
Júpiter
4
(48+4)/10 = 5.2 AU
5.2 AU
Saturno
5
(96+4)/10 = 10.0 AU
9.5 AU
Urano
6
(192+4)/10 = 19.6 AU
19.2 AU
8
Planeta
Radio verdadero
La policía celestial
En 1800 seis astrónomos alemanes, liderados por Franz
Xaver von Zach, crean la policía celestial, en busca del
planeta perdido.
La policía celestial
En 1801 G. Piazzi descubre, Ceres.
¿Se trata del planeta perdido?
G. Piazzi
Interludio: Gauss y Ceres
19 observaciones en 42 días, desapareciendo el 12 de febrero.
Interludio: Gauss y Ceres
La órbita de Ceres, aun siendo casi circular, tiene una
excentricidad apreciable (0.08) y una inclinación de poco más de
10º.
Una aproximación circular sobre un arco tan pequeño,
correspondiente a las observaciones de Piazzi, supuso que se
perdiera.
Interludio: Gauss y Ceres
Gauss, con tan solo 24 años, ideó un método para determinar la
órbita, que se desviaba en más de 6º de las aproximaciones de von
Zach y otros.
Recuperado a finales de 1801, se confirma que cumple la ley de
Titius-Bode.
1 Ceres
Tamaño
Periodo
Distancia
Excentricidad
Inclinación
960 x 932
4.60 años
2.767 UA
0.0789
10.58º
La policía celestial
En 1802 H. W. Olbers descubre un segundo
planeta perdido, Pallas, cuya órbita se ajusta a
la ley de Titius-Bode.
Herschel determina los tamaños de Ceres y
Pallas (260 Km. Y 237 Km.) y los denomina
asteroides, por su apariencia estelar.
En 1804, Hardling descubre Juno y en 1807 es
descubierto Vesta, también por Olbers.
En 1815 es disuelta la Policía celestial.
El quinto asteroide
Astraea es descubierto en 1845 y se convierte en el
quinto asteroide.
Asteroide
Ceres
Pallas
Juno
Vesta
Astraea
Símbolo
El descubrimiento de Neptuno
En 1846, John Couch Adams y Urbain LeVerrier predijeron,
independientemente, la posición de un nuevo planeta, basándose
en las perturbaciones observadas en las posiciones de Urano.
Un nuevo panorama
Un nuevo panorama
Un nuevo panorama
Familias de asteroides
Según su órbita se pueden definir ciertas familias de
asteroides.
Los griegos y troyanos: están en la misma órbita de Júpiter
precediendo o siguiendo al planeta. El primero de ellos en ser
descubierto fue Achilles (Max Wolf, 1906).
Los Apollo: asteroides que cruzan la órbita de la Tierra. El
primero descubierto fue Apollo (Karl Reinmuth, 1932).
Los Hilda: en resonancia 3:2 con Júpiter. Reciben el nombre
del asteroide Hilda (Johann Palisa, 1875)
Familias de asteroides
Familias de asteroides
Familias de asteroides
El tamaño de los 10 primeros asteroides descubiertos
comparados con la Luna. De izquierda a derecha, Ceres,
Pallas, Vesta, Juno, Astraea, Hebe, Iris, Flora, Metis e
Hygiea.
Familias de asteroides
Familias de asteroides
Los asteroides se clasifican también de forma taxonómica, de acuerdo a su espectro y
reflectividad:
• Tipo C (B, F y G )
• más del 75% de asteroides conocidos
• muy oscuros (albedo < 0.06)
• principalmente carbono
• Tipo S
• 15-20% de los asteroides
• relativamente brillantes (albedo 0.1 - 0.24)
• contienen silicatos
• Tipo M
• La mayor parte de los restantes
• relativamente brillantes (albedo 0.1 - 0.2)
• contienen metales
El descubrimiento de Plutón
El descubrimiento de Plutón
23 enero, 1930
29 enero, 1930
Plutón, un planeta diferente
Plutón, un planeta diferente
• Órbita excéntrica (e = 0.2482)
• Distancia al Sol variando entre 30 y 50 u.a., (por lo que a veces
está más cerca del Sol que Neptuno)
• Inclinación grande (17.148º)
• En resonancia con Neptuno. Plutón da dos vueltas alrededor del Sol
por cada 3 de Neptuno (tarda 284 años en completar una vuelta)
• Eje de rotación casi tumbado
• Pequeño tamaño (2.300 Km de diámetro)
Plutón, un planeta diferente
En 1978 se descubre que Plutón tiene un satélite: Caronte.
La singularidad es el gran tamaño de Caronte, que hace
que el centro de gravedad de ambos cuerpos esté fuera de
Plutón.
Interludio: los cometas
Desde la antigüedad se han observado los cometas, aunque
eran considerados fenómenos sublunares.
El primer estudio serio que los considera objetos que están
más allá de la Luna y, por tanto, objetos del sistema solar se
debe a Tycho Brahe.
Halley en su obra Synopsis Astronomia Cometicae, de 1705,
establece que los cometas orbitan el Sol como el resto de
planetas.
Interludio: los cometas
Interludio: los cometas
Interludio: los cometas
En 1950, Jan Oort, casi 20
años después de que lo
hiciera Ernst Öpik, propuso
la existencia de una nube de
millones de cuerpos en forma
esférica de la cual provenían
los cometas.
Interludio: los cometas
El cinturón de Kuiper
En 1949 Kenneth Edgeworth,
postula la existencia de un cinturón
de cometas más allá de la órbita de
Neptuno.
En 1951 Kuiper defiende la misma
idea.
Simulaciones numéricas de los
años 80 avalan la hipótesis.
El cinturón de Kuiper
En 1992, J.X. Luu y D.C. Jewitt descubren
el primer objeto transneptuniano
1992QB1.
En 1999 ya se habían descubierto más de
30 de estos objetos y en la actualidad se
han catalogado cerca de mil.
El cinturón de Kuiper
Los centauros
Orbitan el Sol entre Júpiter y
Neptuno y pueden provenir del
cinturón de Kuiper. Algunos
presentan coma como los cometas
y tienen una doble calsificación,
como Quirón 2060.
Nuevos descubrimientos
Sedna, el cuerpo más lejano
Nuevos descubrimientos
Nuevos descubrimientos
Nuevos descubrimientos
Sedna
1.300-1.700 Km.
Quaoar
Plutón
La Luna
La Tierra
(1.300 Km.)
(2.300 Km.)
(3.500 Km.)
(12.800 Km.)
Nuevos descubrimientos
Eris, el planeta de la discordia
Eris, el planeta de la discordia
Plutoides
Plutoides
¿Qué es un planeta?
¿Qué es un planeta?
Algunas cuestiones
- Comprender la dinámica de los cuerpos menores.
(Papel jugado por las resonancias, fenómenos de captura
y escape, tiempos de vida de los cometas, …)
- Explicar la abundancia de binarios en el cinturón de
Kuiper.
- Desvelar el origen y la formación del sistema solar.