El Cinturón de Kuiper: la frontera helada del Sistema Solar

Existe una región del espacio más allá de Neptuno, repleta de pequeños cuerpos helados: eso es el Cinturón de Kuiper. Esta región contiene algunos de los materiales más antiguos y menos alterados del Sistema Solar que actúan como huellas fósiles, revelando cómo era nuestro vecindario cósmico en sus primeros días.

La idea de que existía materia más allá de Plutón surgió desde 1943, cuando Kenneth Essex Edgeworth propuso que la familia solar se extendía mucho más allá de lo que entonces se consideraba el límite del Sistema, sugiriendo que esta región era el origen de los cometas que ocasionalmente visitan las zonas internas.

Kuiper retomó esta idea en 1951, buscando corregir la hipótesis de Oort sobre el nacimiento de los cometas cerca de Júpiter y aunque eran teorías sin evidencia directa, el concepto de un anillo transneptuniano ya estaba presente en la ciencia antes de mediados del siglo XX.

Tras varios intentos fallidos en los años 80, el descubrimiento del objeto 1992 QB1 marcó un antes y un después. Desde entonces, se han identificado cientos de cuerpos transneptunianos (KBOs), lo que ha desatado una intensa actividad científica en torno a ellos.

Hoy sabemos que incluso Plutón, forma parte de este cinturón en el que los KBOs son extremadamente tenues y se mueven muy lentamente en el cielo, confirmando su gran distancia al Sol debido a su baja velocidad en la cúpula celeste.

Diferentes clases de objetos

Los objetos del Cinturón de Kuiper, no forman un grupo homogéneo. Sorprendentemente, se dividen en tres clases distintas según sus órbitas, como si vivieran en barrios con reglas gravitacionales diferentes, una división que ha captado la atención de los teóricos planetarios.

La mayoría, cerca de dos tercios, son los llamados "Clásicos". Orbitan entre 42 y 47 unidades astronómicas (AU) del Sol y se mantienen alejados de Neptuno, incluso en su punto más cercano. Sus trayectorias son estables y presentan una amplia variedad de inclinaciones.

Un tercio de los KBOs son "Plutinos", que comparten una resonancia orbital 3:2 con Neptuno, a unos 39.4 AU, sincronía que les permite evitar perturbaciones gravitacionales, en la que algunos se acercan más al Sol que Neptuno, pero siguen protegidos por esta resonancia.

La tercera clase son los objetos dispersos, como el 1996 TL66 que tienen órbitas muy alargadas y su punto más cercano al Sol está cerca de Neptuno. Esta cercanía sugiere que no están bajo un control gravitacional fuerte, y podrían ser la fuente de los cometas de corto periodo.

Formación y migración planetaria

Las simulaciones indican que, con la masa actual del Cinturón de Kuiper, los objetos no podrían haber crecido hasta su tamaño actual. Hoy, esta región contiene apenas un 0.1 de la masa terrestre, lo que sugiere que ha perdido casi todo su material original.

Para formar cuerpos del tamaño de Plutón en menos de 100 millones de años, se habría necesitado entre 10 y 30 masas terrestres en la zona entre 30 y 50 AU. Esto implica que el 99% del material se ha dispersado o eliminado, aunque aún no se sabe exactamente cómo ocurrió.

Una pista está en la abundancia de Plutinos, pues se cree que Neptuno, al migrar hacia afuera, arrastró consigo resonancias orbitales que atraparon objetos como si fueran canicas guiadas por un surco móvil, proceso que se conoce como barrido por resonancia.

Otro misterio es la alta velocidad relativa entre los objetos, cercana a 1 km/s, que significa que las colisiones actuales son más destructivas que constructivas. Tal agitación orbital sugiere que hubo grandes perturbaciones, quizás causadas por objetos masivos expulsados por Neptuno en sus primeros movimientos.

Superficies, cometas y polvo

Los KBOs están hechos de una mezcla de hielos y materiales rocosos y con el tiempo, sus superficies han sido bombardeadas por partículas energéticas, formando una capa oscura y rica en carbono conocida como "manto de radiación", que es poco volátil.

Sin embargo, los colores observados en sus superficies varían mucho, desde tonos grises hasta rojos intensos, lo que sugiere que no todos son iguales. Una posible explicación es que las colisiones ocasionales revelan material fresco del interior, alterando su color visible.

La comunidad científica coincide en que, básicamente, el Cinturón de Kuiper es la fuente principal de los cometas de corto periodo, como el famosísimo Halley. Objetos que tienen vidas dinámicas breves, de entre 100 mil y un millón de años, por lo que deben ser reemplazados constantemente.

Además, las colisiones entre KBOs y el impacto de partículas interestelares generan polvo de forma continua, estimando que se producen entre 400 y 10 millones de kilogramos por segundo, polvo que podría incluso llegar a la Tierra y sería detectado en la estratosfera.

Referencia de la nota

KUIPER BELT OBJECTS. David Jewitt. Annual Reviews 27:287-312 (Volume publication date May 1999)