Diez misterios del sistema solar - II

Universe Today y Ian O’Neill nos ofrecen una lista tan antojadiza como intrigante de preguntas científicas sobre nuestro vecindario espacial que todavía siguen en busca de respuesta. He aquí la segunda parte del artículo con las últimas cinco de ellas (o mejor dicho, con las cinco primeras, ya que la cuenta es regresiva).

5 – El calentamiento de la corona solar

Rizos en la corona solar fotografiados por TRACE en 171 Angstroms (un millón de grados centígrados). © NASA/TRACE

¿Por qué la atmósfera del Sol está más caliente que su superficie? Esta es una cuestión que ha confundido a los físicos solares por más de medio siglo. Las primeras observaciones espectroscópicas revelaron algo asombroso: la atmósfera del Sol es más caliente que la fotosfera. De hecho, es tan caliente que se la puede comparar con las temperaturas que se encuentran en el centro del Sol.

¿Pero cómo puede ser esto? Si se enciende una lámpara eléctrica, el aire que rodea al bulbo de vidrio no estará más caliente que el propio vidrio; cuanto más nos acerquemos a la fuente de calor, la temperatura aumenta, no disminuye. Pero eso es exactamente lo que sucede con el Sol, la fotosfera tiene una temperatura de unos 6 000 grados Kelvin, mientras que el plasma que se encuentra a unos pocos miles de kilómetros sobre la fotosfera tiene más de un millón de grados Kelvin. Como se puede apreciar, parecería que las leyes de la física son violadas.

Sin embargo, los físicos solares se están acercando a lo que podría ser la causa de este misterioso calentamiento coronal. A medida que mejoran las técnicas de observación y los modelos teóricos se hacen más sofisticados, la atmósfera solar puede ser estudiada con una profundidad sin precedentes.

Ahora se cree que el mecanismo de calentamiento coronal puede ser una combinación de efectos magnéticos en la atmósfera solar. Hay dos candidatos principales para este calentamiento: las nanollamaradas y el calentamiento ondulatorio. Yo he sido un gran propulsor de las teorías de calentamiento ondulatorio (una parte principal de mi investigación ha estado dedicada a la simulación de interacciones de ondas magnetohidrodinámicas a lo largo de los rizos coronales), pero hay una fuerte evidencia de que las nanollamaradas también tienen influencia sobre el calentamiento coronal, posiblemente trabajando en tándem con el calentamiento ondulatorio.

Aunque estamos bastante seguros de que el calentamiento ondulatorio y/o las nanollamaradas pueden ser las causas, hasta que hayamos colocado una sonda en la corona solar (algo que actualmente está bajo planificación con la misión Sonda Solar) y tomado mediciones in-situ del medioambiente coronal, no estaremos seguros de qué es lo que caliente a la corona.

4 – El polvo de los cometas

Cometas: ¿de dónde proviene su polvo? © Universe Today

¿Cómo es que el polvo formado a temperaturas intensas aparece en los cometas helados? Los cometas son los nómadas helados del sistema solar. Aunque han evolucionado en los confines del espacio, en el Cinturón de Kuiper o en la misteriosa región denominada como la Nube de Oort, ocasionalmente estos cuerpos son despedidos y caen bajo el débil tirón gravitatorio del Sol.

A medida que caen hacia el sistema solar interior, el calor del Sol hace que el hielo se evapore, creando una cola cometaria conocida como “coma”. Muchos cometas caen directamente en el Sol, pero otros más afortunados alcanzan a completar una órbita de corto período (si se originaron en el Cinturón de Kuiper) o de período largo (si provienen de la Nube de Oort) alrededor de nuestra estrella.

Pero algo extraño fue descubierto en el polvo recogido en 2004 por la misión Stardust de la NASA al cometa Wild-2. Gránulos de polvo proveniente de este cuerpo congelado parecen haberse formado a altas temperaturas. Se piensa que el cometa Wild-2 se originó y evolucionó en el Cinturón de Kuiper, de modo que ¿cómo puede ser que estas muestras diminutas se hayan formado en un medioambiente con una temperatura superior a los 1 000 grados Kelvin?

El sistema solar evolucionó hace unos 4 600 millones de años a partir de una nebulosa y formó un gran disco de acreción a medida que se fue enfriando. Las muestras recogidas en Wild-2 únicamente pueden haberse formado en la región central del disco de acreción, cerca del Sol joven, y de alguna manera algo las transportó a los confines del sistema solar, hasta llegar finalmente al Cinturón de Kuiper.

¿Pero qué mecanismo pudo hacer algo así? No estamos completamente seguros al respecto.

3 – El Precipicio de Kuiper

El Cinturón de Kuiper © Don Dixon

¿Por qué el Cinturón de Kuiper tiene un límite tan abrupto? El Cinturón de Kuiper es una vasta región del sistema solar que forma un anillo alrededor del Sol, justo más allá de la órbita de Neptuno. Es algo parecido al cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, pero contiene millones de pequeños cuerpos rocosos y metálicos y es unas 200 veces más masivo. También contiene una gran cantidad de hielos de agua, metano y amonio, los constituyentes de los núcleos cometarios que allí se generan. También es conocido por su “planeta enano”, Plutón, y más recientemente por su pariente “plutoide” Makemake.

El Cinturón de Kuiper sigue siendo una región bastante inexplorada del sistema solar (esperamos con impaciencia la llegada allí en 2015 de la misión New Horizons de la NASA), pero ya nos ha presentado algo así como un acertijo. La población de Objetos del Cinturón de Kuiper (KBOs, por sus siglas en inglés) desciende abruptamente a una distancia de unas 50 Unidades Astronómicas del Sol.

Esto resulta bastante extraño, ya que los modelos teóricos predicen un aumento en el número de KBOs más allá de ese punto. Este descenso en el número de objetos es tan dramático que este rasgo ha sido bautizado como el “Precipicio de Kuiper”.

Actualmente no tenemos ninguna explicación para el Precipicio de Kuiper, pero hay algunas teorías.

Una idea es que, de hecho, hay muchos KBOs más allá de las 50 UA, pero que por alguna razón no se acretaron para formar objetos más grandes, y por lo tanto no pueden ser observados.

Otra idea más controversial es que los KBOs más allá del Precipicio de Kuiper han sido barridos por un cuerpo planetario, posiblemente del tamaño de Marte o de la Tierra. Muchos astrónomos arguyen contra ella citando la inexistencia de evidencia observacional sobre algo tan grande que orbite más allá del Cinturón de Kuiper. Sin embargo, esta teoría planetaria ha resultado muy útil para los agoreros de la destrucción, proporcionándoles “evidencia” de la existencia de “Nibiru”, o “Planeta X”. Si en realidad hay allí algún planeta, no es ciertamente un “correo entrante” y seguramente no estará frente a nuestras puertas en 2012.

De modo que, y en pocas palabras, no tenemos idea de porqué existe el Precipicio de Kuiper…

2 – La anomalía Pioneer

Representación artística de la sonda Pioneer 10. © NASA

¿Por qué las sondas Pioneer están apartándose de su curso? Este es un asunto que ha dejado perplejos a los astrofísicos, y probablemente sea la cuestión más difícil de responder en las observaciones del sistema solar.

Las Pioneer 10 y 11 fueron lanzadas en 1972 y 1973 para estudiar los confines del sistema solar. A lo largo de su travesía, los científicos de la NASA notaron que ambas sondas estaban experimentando algo extraño; sufrían una inesperada aceleración hacia el Sol que las desviaba de su curso.

Aunque esta desviación no era muy grande para los estándares astronómicos (386 000 kilómetros de deriva después de 10 000 millones de kilómetros de viaje), era sin embargo toda una desviación y los astrofísicos no pueden explicar qué es lo que está sucediendo.

Una hipótesis principal sospecha que la radiación infrarroja no-uniforme alrededor del cuerpo de las sondas (proveniente del isótopo radiactivo de plutonio de sus Generadores Termoeléctricos Radioisotópicos) puede estar emitiendo fotones preferencialmente de un lado, dando un pequeño empuje hacia el Sol.

Otras teorías son un poco más exóticas. Quizás la teoría general de la relatividad de Einstein deba ser modificada para los largos viajes espaciales. O quizás la materia oscura tenga algo que ver, produciendo un efecto enlentecedor en las naves Pioneer.

Hasta ahora, solamente un 30% de la desviación puede ser explicada por la teoría de la distribución no-uniforme de calor, y los científicos realmente no pueden hallar una respuesta obvia.

1 – La Nube de Oort

Representación artística de la Nube de Oort. © NASA/JPL

¿Cómo sabemos que existe la Nube de Oort? En lo que tiene que ver con los misterios del sistema solar, la anomalía Pioneer es un hueso duro de roer, pero desde mi punto de vista la Nube de Oort representa el mayor misterio de todos. ¿Por qué? Pues porque nunca la hemos visto, es una región hipotética del espacio.

Al menos, en el caso del Cinturón de Kuiper, podemos observar los KBOs más grandes y sabemos dónde está, pero la Nube de Oort está demasiado lejos (si es que realmente está allí).

En primer lugar, se predice que la Nube de Oort se encuentra a más de 50 000 UA del Sol (es decir, casi un año-luz), lo que significa aproximadamente un 25% de la distancia hasta nuestra vecina estelar más cercana, Próxima Centauri. Por lo tanto, la Nube de Oort se encuentra muy, muy lejos.

Los bordes más lejanos de la Nube de Oort son en buena medida los confines del sistema solar, y a esta distancia los miles de millones de objetos de la Nube se encuentran muy escasamente unidos gravitatoriamente al Sol. Por lo tanto, pueden ser influenciados dramáticamente por el pasaje de otras estrellas cercanas. Se cree que estos trastornos de la Nube pueden hacer que cuerpos helados caigan periódicamente hacia el interior del sistema, creando así los cometas de período largo (como el cometa de Halley, por ejemplo).

De hecho, esta es la única razón por la cual los astrónomos creen que existe la Nube de Oort, como la fuente de cometas helados de período largo que tienen órbitas altamente excéntricas y que surgen de regiones de fuera del plano de la eclíptica. Esto también sugiere que la nube rodea al sistema solar y que no se encuentra confinada a un cinturón alrededor de la eclíptica.

De modo que la Nube de Oort parece estar allí, pero no podemos observarla directamente. En mis libros, este es el mayor misterio de las regiones exteriores de nuestro sistema solar…

NOTA: La primera parte de este artículo puede leerse aquí.

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Artículo original: “Ten Mysteries of the Solar System”
Autor: Ian O´Neill
Fecha: Agosto 18, 2008
Enlace con el artículo original: aquí
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