La trayectoria nominal del asteroide interestelar 1I / Oumuamua (también conocido como A / 2017 U1). El cálculo se basa en observaciones a partir del 19 de octubre de 2017. Observe cómo las órbitas de los planetas (girando rápido y en círculo), los objetos del cinturón de Kuiper (elíptico, casi coplanar) y la órbita de este asteroide interestelar son diferentes.La respuesta correcta a la pregunta de cómo se mueven los planetas en órbitas en nuestro sistema solar ya fue dada hace varios cientos de años: primero por Kepler, cuyas leyes de movimiento las describieron, y luego por Newton, cuyas leyes de gravitación universal permitieron deducir la primera. Pero los cometas, que se originan en el sistema solar y vuelan desde muy lejos, no se mueven a lo largo de las mismas elipses, casi circulares. ¿Por qué está pasando esto? Nuestro lector quiere saber:
¿Por qué los cometas se mueven alrededor del Sol a lo largo de caminos parabólicos, a diferencia de los planetas que se mueven en órbitas elípticas? ¿De dónde viene el cometa a una distancia tan grande, desde la nube de Oort hasta el Sol y viceversa? ¿Y cómo los cometas y los asteroides interestelares salen de sus sistemas planetarios y visitan a otros?
Esta pregunta puede responderse, pero hay una pregunta más general: ¿por qué los objetos se mueven en órbitas de esta manera?
Los planetas del sistema solar, junto con los asteroides del cinturón de asteroides, se mueven casi en el mismo plano, en órbitas elípticas cercanas a las circulares. Pero fuera de la órbita de Neptuno, todo se está volviendo menos confiable.Hay cuatro mundos rocosos internos en nuestro sistema solar, seguidos por un cinturón de asteroides, gigantes gaseosos con un montón de lunas y anillos, y luego
un cinturón de Kuiper . Detrás del cinturón de Kuiper, hay un enorme disco disperso, después del cual hay una
nube esférica de
Oort que se extiende a lo largo de una gran distancia: tal vez uno o dos años luz, casi la mitad de la distancia a la estrella más cercana.
El diagrama logarítmico del sistema solar, hasta las estrellas más cercanas, muestra la extensión del cinturón de Kuiper con asteroides y la nube de Oort.De acuerdo con las leyes de la gravedad, para estar en una órbita estable de cierto tamaño, un objeto debe moverse a cierta velocidad. Debe haber un equilibrio entre la energía potencial del sistema (en forma de energía potencial gravitacional) y la energía del movimiento (cinética). Cuanto más profundo se encuentre en el potencial pozo gravitacional del Sol (es decir, cuanto más cerca esté de él), menos energía tendrá y más rápido necesitará moverse para mantener una órbita estable.
Los ocho planetas del sistema solar y el sol, en una escala de tamaños, pero no en una escala de diámetros orbitales. De todos los planetas visibles a simple vista, lo más difícil de ver es Mercurio.Por lo tanto, la velocidad promedio de los planetas se ve así:
- Mercurio: 48 km / s
- Venus: 35 km / s
- Tierra: 30 km / s,
- Marte: 24 km / s
- Júpiter: 13 km / s,
- Saturno: 9.7 km / s,
- Urano: 6.8 km / s,
- Neptuno: 5.4 km / s.
Gracias al entorno en el que se formó el sistema solar, una gran cantidad de pequeñas masas que se fusionan, interactúan entre sí y producen muchas eyecciones de masa, la situación actual es bastante circular.
Las órbitas de los planetas del sistema solar interior no son enteramente circulares, pero lo suficientemente cerca de esto. La mayoría se desvía del ideal de Mercurio y Marte. Además, cuanto más cerca esté el planeta del Sol, más rápido necesita moverse.¡Pero es necesario tener en cuenta la interacción gravitacional que ocurre más tarde! Si un objeto de asteroide o cinturón de Kuiper pasa cerca de una gran masa como Júpiter o Neptuno, la interacción gravitacional puede darle una buena patada. Esto cambiará significativamente su velocidad, agregando unos pocos km / s en casi cualquier dirección. Y en el caso de un asteroide, esto puede significar un cambio en la órbita de casi circular a muy elíptica; Un buen ejemplo de esto es el camino del
cometa Enke , que podría haber venido del cinturón de asteroides.
El rastro del cometa Enke, que completa una revolución completa en 3.3 años, es un movimiento extremadamente rápido distribuido sobre una elipse excéntrica. Enke se convirtió en el segundo cometa periódico encontrado después del cometa Halley.Por otro lado, si está muy lejos, por ejemplo, en el cinturón de Kuiper o en la nube de Oort, podemos movernos a velocidades de 4 km / s (la parte interna del cinturón de Kuiper) a varios cientos de metros por segundo (para la nube de Oort). La interacción gravitacional con un planeta grande como Neptuno puede cambiar su órbita de una de dos maneras. Si Neptuno te quita energía, eres arrojado al sistema solar interior, y aparece una elipse con un período prolongado, similar al camino
de Swift-Tuttle , el que creó la lluvia de meteoros Perseidas. Puede ser una elipse apenas conectada gravitacionalmente con el Sol, pero sigue siendo una elipse.
La órbita del cometa Swift-Tuttle, que pasa peligrosamente cerca del camino de la Tierra alrededor del Sol, es extremadamente elíptica en comparación con cualquier órbita planetaria. Se supone que hace mucho tiempo su órbita se vio afectada por la interacción gravitacional con Neptuno u otro objeto masivo, y el resultado es lo que tenemos hoy.Pero si Neptuno o cualquier otro cuerpo (aún no sabemos qué hay en el borde del sistema solar) le da energía cinética adicional, puede cambiar su órbita de elíptica unida gravitacionalmente a hiperbólica no unida. (Una órbita parabólica es una órbita sin ataduras ubicada justo en el límite entre elíptica e hiperbólica). Si alguien recuerda que el
cometa ISON se movió cerca del Sol desde 2013, que se desintegró al acercarse a la estrella, entonces estaba en órbita hiperbólica. Típicamente, los cometas que provienen de los extremos del sistema solar carecen de unos pocos kilómetros por segundo hasta la frontera entre las órbitas conectadas y no unidas.
El cometa ISON, entrando al sistema solar, adquirió colas alejadas del sol. Ella "tocó" el Sol, habiendo viajado a una distancia de solo 2 millones de km, y luego, debido a tal proximidad, se rompió.¡El hecho más extraño que parece contrario a la intuición para la mayoría de las personas es que los cometas no necesitan mucha energía para penetrar en la parte interna del sistema solar! Si toma un objeto que está incluso a un año luz del Sol, y simplemente lo deja ir, entonces, durante un tiempo bastante largo, simplemente caerá sobre el Sol. Un cambio muy pequeño en el vector de velocidad de las masas distantes que se mueven en órbita alrededor del sistema solar puede acercarlas. Tales golpes gravitacionales ocurren por casualidad, pero solo vemos aquellos objetos que comenzaron a moverse más rápido, se acercaron al Sol, desarrollaron “colas” y se volvieron lo suficientemente brillantes como para ser visibles. Entonces se producen los cometas.
El Cinturón de Kuiper es la ubicación de una gran cantidad de objetos conocidos del Sistema Solar, pero en la nube de Oort, que es más oscura y se encuentra mucho más lejos, hay muchos más objetos, y es más probable que sea derribado de una órbita normal por una masa que pasa, por ejemplo, otra estrella. La velocidad de los objetos del cinturón de Kuiper y la nube de Oort en relación con el Sol es muy pequeña.La mayoría de ellos están apenas conectados o un poco no gravitacionalmente conectados, por lo que A / 2017 U1 se convirtió en un descubrimiento tan sorprendente. A diferencia de los cometas y asteroides ordinarios, estaba muy gravitacionalmente desconectado. Y si los objetos de los bordes del sistema solar se mueven a velocidades de no más de unos pocos km / s, entonces este objeto se movió a una velocidad de más de 40 km / s. ¡No debe haber llegado del Sistema Solar, ya que incluso Neptuno no habría tenido la masa suficiente para darle tal aceleración!
A / 2017 U1 probablemente proviene del espacio interestelar. Más cerca del Sol, se acercó al 9 de septiembre. Moviéndose a una velocidad de 44 km / s, el cometa se aleja de la Tierra y del Sol, fuera del sistema solar.¿Qué hace que un cometa, un asteroide, otro objeto fuera del sistema solar entre en una órbita similar? Solo gravedad, y todas las interacciones gravitacionales que ocurrieron durante su existencia. Los objetos del sistema solar se mueven en órbitas elípticas alrededor del sol. Pero las interacciones gravitacionales pueden cambiar esto, ya sea cambiando la forma de la elipse o convirtiéndola en una hipérbola gravitacional no relacionada. En cualquier caso, veremos dicho objeto, si solo se lanzara cerca del Sol, esa es la única forma en que podríamos descubrir la existencia de todos los cometas que descubrimos.
Las colas de los cometas no repiten exactamente la trayectoria del movimiento, sino que se envían a lo largo de una trayectoria recta o curva dirigida desde el Sol, dependiendo de lo que sale del objeto: iones o partículas de polvo. En cualquier caso, los cometas, sus colas, comas , que reflejan la luz, son visibles para nosotros solo cuando están lo suficientemente cerca del Sol.Los cometas y asteroides que salen del sistema solar vuelan a través del espacio interestelar, y algún día pasarán por otras estrellas. Dado que la velocidad relativa de las estrellas en la galaxia es de aproximadamente 10-30 km / s, estas piedras interestelares se moverán así, lo que explica por qué el asteroide interestelar que descubrimos se movió tan rápido. Todo explica la combinación de la órbita inicial, las interacciones gravitacionales y el movimiento de nuestro sistema solar a través de la galaxia. Tomando energía de un objeto del cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper o la nube de Oort, creas una elipse que está más unida al Sol. Cuando le das a un objeto aceleración de energía, puede ser arrojado.
Ahora creemos que entendemos cómo se formaron el Sol y el Sistema Solar, y esta vista es una ilustración de las primeras etapas de la formación. Hoy solo tenemos aquellos objetos que sobrevivieron en este proceso.¿Qué conclusión se puede sacar de esto? Con el tiempo, quedan menos objetos en nuestro sistema solar, y la cantidad de objetos en el cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper y la nube de Oort disminuye todo el tiempo. Con el tiempo, estas formaciones se vuelven cada vez más enrarecidas. ¿Quién sabe cuántos objetos hubo una vez? Es imposible contarlos. En el sistema solar, solo los sobrevivientes permanecen disponibles para nosotros.