Designado 134340 Plutón, Plutón es un planeta enano ubicado dentro del cinturón de Kuiper, un vasto anillo de cuerpos celestes más allá de la órbita de Neptuno. Es reconocido como el noveno objeto más grande y el décimo más masivo que se sabe que orbita directamente alrededor del Sol. Si bien tiene la distinción de ser el objeto transneptuniano más grande conocido por volumen, aunque por un estrecho margen, su masa es menor que la de Eris. Al igual que otros objetos del cinturón de Kuiper, Plutón está compuesto principalmente de hielo y roca, y su tamaño es significativamente menor que el de los planetas interiores. Su masa es aproximadamente una sexta parte de la de la Luna y su volumen es aproximadamente un tercio. Inicialmente clasificado como planeta, su estatus fue reevaluado cuando los astrónomos establecieron una nueva definición para el término, incorporando criterios revisados.
Plutón (designación de planeta menor: 134340 Plutón) es un planeta enano en el cinturón de Kuiper, un anillo de cuerpos más allá de la órbita de Neptuno. Es el noveno objeto conocido más grande y el décimo más masivo que orbita directamente alrededor del Sol. Es el objeto transneptuniano más grande conocido por volumen por un pequeño margen, pero es menos masivo que Eris. Al igual que otros objetos del cinturón de Kuiper, Plutón está formado principalmente de hielo y roca y es mucho más pequeño que los planetas interiores. Plutón tiene aproximadamente una sexta parte de la masa de la Luna y un tercio de su volumen. Originalmente considerado un planeta, su estatus cambió cuando los astrónomos adoptaron una nueva definición de la palabra con nuevos criterios.
La órbita de Plutón se caracteriza por una excentricidad e inclinación moderadas, y su distancia al Sol varía entre 30 y 49 unidades astronómicas (AU), equivalente a 4,5 a 7,3 mil millones de kilómetros (2,8 a 4,6 mil millones de millas). A una distancia orbital promedio de 39,5 AU (5,91 mil millones de kilómetros; 3,67 mil millones de millas), la luz solar requiere 5,5 horas para llegar a Plutón. A pesar de que su trayectoria excéntrica lo acerca periódicamente al Sol más que Neptuno, un mecanismo de resonancia orbital estable garantiza que los dos cuerpos no choquen.
Plutón está orbitado por cinco lunas conocidas: Caronte, que es la más grande, con un diámetro que supera la mitad del de Plutón; Estigio; Nada; Kerberos; e Hidra. Plutón y Caronte se clasifican ocasionalmente como un sistema binario debido a su baricentro, el centro de masa común, que se encuentra fuera de ambos cuerpos, junto con su estado bloqueado por mareas. La nave espacial New Horizons realizó el descubrimiento inaugural
Clyde W. Tombaugh de Plutón en 1930, marcándolo como el primer objeto identificado dentro del cinturón de Kuiper. Al principio fue ampliamente reconocido como el noveno planeta. Sin embargo, su clasificación planetaria quedó sujeta a escrutinio al darse cuenta de que su tamaño era considerablemente menor de lo previsto. Estas reservas se intensificaron con el descubrimiento de otros objetos del cinturón de Kuiper a partir de la década de 1990, en particular el objeto de disco disperso más masivo Eris en 2005. En consecuencia, en 2006, la Unión Astronómica Internacional (IAU) revisó formalmente la definición de planeta, reclasificando así los planetas enanos como Plutón. Sin embargo, un número significativo de astrónomos planetarios persiste en considerar a Plutón y otros planetas enanos como planetas.
Historial
Descubrimiento
Durante la década de 1840, Urbain Le Verrier aplicó la mecánica newtoniana para pronosticar la ubicación del entonces no identificado planeta Neptuno, basándose en su análisis de las perturbaciones orbitales observadas en Urano. Observaciones posteriores de Neptuno a finales del siglo XIX llevaron a los astrónomos a plantear la hipótesis de que otro planeta desconocido, distinto de Neptuno, estaba influyendo en la órbita de Urano.
En 1906, Percival Lowell, un destacado bostoniano que estableció el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona, en 1894, inició una investigación exhaustiva para localizar un potencial noveno planeta, al que denominó "Planeta X". En 1909, Lowell, en colaboración con William H. Pickering, propuso varias coordenadas celestes posibles para este hipotético planeta. Lowell y su observatorio prosiguieron esta búsqueda, utilizando cálculos matemáticos realizados por Elizabeth Williams, hasta su desaparición en 1916, sin éxito. Sin que Lowell lo supiera, sus estudios fotográficos habían capturado inadvertidamente dos imágenes débiles de Plutón el 19 de marzo y el 7 de abril de 1915; sin embargo, estos no fueron identificados como el planeta en ese momento. Además, se conocen otras catorce observaciones previas a la recuperación de Plutón; la primera fue registrada por el Observatorio Yerkes el 20 de agosto de 1909.
Tras la muerte de Percival Lowell, su viuda, Constance Lowell, se involucró en una disputa legal de una década con el Observatorio Lowell en relación con el patrimonio de su marido, lo que en consecuencia retrasó la reanudación de la búsqueda del Planeta X hasta 1929. Vesto Melvin Slipher, el director del observatorio, posteriormente asignó la tarea de localizar el Planeta X a Clyde Tombaugh, entonces de 23 años, quien recientemente se había unido al personal del observatorio después de que Slipher quedara notablemente impresionado por su ilustraciones astronómicas.
La tarea de Clyde Tombaugh consistió en fotografiar sistemáticamente el cielo nocturno en parejas, analizando posteriormente estas parejas para identificar cualquier cuerpo celeste que hubiera cambiado de posición. Empleando un comparador de parpadeo, alternó rápidamente entre vistas de cada placa fotográfica, generando así una ilusión de movimiento para los objetos que exhibían cambios de posición o apariencia a lo largo de las imágenes. Después de casi un año de observación diligente, el 18 de febrero de 1930, Tombaugh identificó un posible objeto en movimiento en placas capturadas el 23 y 29 de enero. Una fotografía adicional del 21 de enero, aunque de menor calidad, corroboró este movimiento observado. Tras la adquisición por parte del observatorio de más imágenes que lo corroboraban, el descubrimiento se anunció formalmente mediante telegrama al Observatorio de la Universidad de Harvard el 13 de marzo de 1930.
Un solo año plutoniano abarca 247,94 años terrestres; en consecuencia, se proyecta que Plutón complete su órbita inaugural desde su descubrimiento en el año 2178.
Nomenclatura
La designación Plutón proviene de la deidad romana del inframundo y también sirve como epíteto de Hades, su homólogo griego.
Tras el anuncio del descubrimiento, el Observatorio Lowell recibió más de mil propuestas de nombres. Entre ellos, Minerva, Plutón y Cronos emergieron como los principales contendientes. Aunque inicialmente el personal de Lowell favoreció a 'Minerva', finalmente fue rechazada debido a su uso previo para un asteroide. Cronos se consideró inadecuado, en gran parte porque lo defendía Thomas Jefferson Jackson See, un astrónomo percibido como impopular y egocéntrico. A continuación se llevó a cabo una votación en la que se eligió por unanimidad a 'Plutón'. Para garantizar la permanencia de esta designación y evitar un posible cambio de nombre, similar a los cambios históricos experimentados por Urano, el Observatorio Lowell presentó formalmente el nombre tanto a la Sociedad Astronómica Estadounidense como a la Sociedad Astronómica Real, las cuales otorgaron la aprobación unánime. El nombre se publicó oficialmente el 1 de mayo de 1930.
El nombre Plutón estaba entre aproximadamente 150 sugerencias enviadas a Lowell a través de correspondencia y telegramas. La propuesta inicial provino de Venetia Burney (1918-2009), una colegiala de once años de Oxford, Inglaterra, que tenía interés en la mitología clásica. Ella le propuso el nombre a su abuelo, Falconer Madan, durante un desayuno familiar cuando él le compartió la noticia del descubrimiento de Plutón. Posteriormente, Madan transmitió esta sugerencia al profesor de astronomía Herbert Hall Turner, quien luego la envió por cable a sus colegas de Lowell el 16 de marzo, tres días después del anuncio oficial.
El apelativo 'Plutón' se consideró mitológicamente apropiado, ya que la deidad Plutón era uno de los seis descendientes supervivientes de Saturno, cuyos hermanos (Júpiter y Neptuno, junto con Ceres, Juno y Vesta) ya habían sido asignados a planetas mayores o menores. Tanto la figura mitológica como el cuerpo celeste estaban asociados con dominios "sombríos", y la capacidad del dios para ser invisible reflejaba el prolongado estado de inadvertencia del planeta. Además, la selección se vio reforzada por la coincidencia de que las dos letras iniciales de Plutón correspondían a las iniciales de Percival Lowell, cuyo propio nombre, 'Percival', había sido una sugerencia destacada para el nuevo planeta.
Símbolo
Tras su nombramiento, el símbolo planetario de Plutón ⟨⟩ se ideó como un monograma que combina las letras 'PL'. Si bien este símbolo ahora se emplea con poca frecuencia en contextos astronómicos, sigue prevaleciendo dentro de la astrología. Por el contrario, el símbolo astrológico predominante de Plutón, que también se utiliza ocasionalmente en astronomía, representa un orbe (que potencialmente simboliza el casquete de invisibilidad de Plutón) colocado sobre el bidente ⟨⟩ de Plutón, un diseño que se originó a principios de la década de 1930.
La designación 'Plutón' impregnó rápidamente esferas culturales más amplias. En 1930, Walt Disney supuestamente se inspiró en el nombre al presentar al compañero canino de Mickey Mouse, Plutón, aunque el animador Ben Sharpsteen no pudo determinar definitivamente la razón detrás de esta elección de nombre. Posteriormente, en 1941, Glenn T. Seaborg nombró al elemento recién sintetizado plutonio en honor a Plutón, adhiriéndose a la convención establecida de nombrar elementos en honor a planetas recientemente descubiertos, una práctica observada anteriormente con uranio (llamado así por Urano) y neptunio (llamado así por Neptuno).
El nombre "Plutón" se adopta ampliamente en numerosos idiomas y a menudo aparece en varias formas transliteradas. En japonés, Houei Nojiri propuso el calco Meiōsei (冥王星, que significa "Estrella del Rey (Dios) del Inframundo"), término adoptado posteriormente por Chino y coreano. Mientras que algunas lenguas indias conservan el nombre de Plutón, otras, incluido el hindi, se refieren a él con el nombre de Yama, la deidad hindú de la muerte. De manera similar, las lenguas polinesias emplean con frecuencia el nombre de una deidad indígena del inframundo, ejemplificada por el término maorí Whiro. El vietnamita difiere de la nomenclatura china debido a una restricción fonológica: el término chino-vietnamita 冥 minh, que significa "oscuro", es un homófono de 明 minh, que significa "brillante". En consecuencia, los vietnamitas utilizan el nombre Yama, también una deidad budista, traducido como Sao Diêm Vương 星閻王 ("La estrella de Yama"), que se origina en el término chino 閻王 Yán Wáng / Yìhm Wòhng ("Rey Yama").
Refutación del Planeta X
Tras el descubrimiento de Plutón, su inherente debilidad y la ausencia de un disco discernible inmediatamente plantearon dudas sobre su identificación como el supuesto Planeta X de Lowell. A lo largo del siglo XX, las estimaciones de la masa de Plutón sufrieron sucesivas revisiones a la baja.
Inicialmente, los astrónomos determinaron la masa de Plutón extrapolando su supuesta influencia gravitacional sobre Neptuno y Urano. En 1931, se estimó que la masa de Plutón se aproximaba a la de la Tierra; cálculos posteriores en 1948 redujeron esta estimación a aproximadamente la masa de Marte. Seidelmann y sus colegas, en 1971, determinaron un valor de 0,11±0,02 masas terrestres, basándose en la hipótesis de que Plutón estaba perturbando gravitacionalmente la órbita de Neptuno. En 1976, Dale Cruikshank, Carl Pilcher y David Morrison, investigadores de la Universidad de Hawai'i, descubrieron evidencia de hielo de metano cubriendo la superficie de Plutón, lo que les permitió calcular el albedo de Plutón por primera vez. Sus hallazgos indicaron que Plutón poseía una luminosidad excepcionalmente alta en relación con su tamaño, lo que implica que su masa no podía exceder el 1 por ciento de la de la Tierra. Cruikshank y su equipo afirmaron además que la masa de Plutón, estimada en apenas unas pocas milésimas de la de la Tierra, era inadecuada para ejercer cualquier efecto gravitacional significativo en las órbitas de Urano o Neptuno, reconociendo así que el descubrimiento de Tombaugh surgió de una búsqueda observacional exhaustiva más que de una predicción específica.
El descubrimiento de Caronte, la luna de Plutón en 1978, facilitó la medición precisa inicial de la masa de Plutón, revelándola a ser aproximadamente el 0,2% de la masa de la Tierra, un valor demasiado pequeño para explicar las discrepancias orbitales observadas de Urano. Las investigaciones posteriores sobre un Planeta X alternativo, en particular las realizadas por Robert Sutton Harrington, resultaron infructuosas. En 1992, Myles Standish utilizó datos del sobrevuelo de Neptuno de la Voyager 2 en 1989, que había llevado a una revisión a la baja del 0,5% de la estimación de la masa de Neptuno (una cantidad equivalente a la masa de Marte) para recalcular la influencia gravitacional de Neptuno sobre Urano. Al incorporar estas cifras revisadas, se eliminaron las discrepancias orbitales y, en consecuencia, la necesidad de un Planeta X.
En el año 2000, un consenso entre los científicos afirmó que el Planeta X, tal como lo conceptualizó Lowell, no existía. La predicción de Lowell de 1915 sobre la órbita y posición del Planeta X mostraba una proximidad notable a la órbita real de Plutón y su ubicación en ese período. Poco después del descubrimiento de Plutón, Ernest W. Brown concluyó que esta alineación era simplemente una coincidencia.
Categorización
A partir de 1992, se identificaron numerosos cuerpos celestes orbitando dentro de la región orbital de Plutón, demostrando así la pertenencia de Plutón a una población distinta de objetos conocida como cinturón de Kuiper. Esta comprensión hizo que el estatus planetario oficial de Plutón fuera polémico, lo que provocó un debate generalizado sobre si debería clasificarse junto o de forma distinta a la población que lo rodea. Los directores de museos y planetarios generaron ocasionalmente controversia al excluir a Plutón de sus modelos planetarios del Sistema Solar. Por ejemplo, en febrero de 2000, el Planetario Hayden de la ciudad de Nueva York dio a conocer un modelo del Sistema Solar que presentaba sólo ocho planetas, una decisión que atrajo una importante atención de los medios casi un año después.
Ceres, Palas, Juno y Vesta fueron reclasificados en gran medida de planetas por la mayoría de los astrónomos tras el extenso descubrimiento de otros asteroides durante la década de 1840. Por el contrario, los geólogos planetarios distinguían con frecuencia a Ceres, y ocasionalmente a Palas y Vesta, de asteroides más pequeños, atribuyendo esta distinción a su tamaño suficiente para la evolución geológica. Si bien los objetos iniciales del cinturón de Kuiper identificados eran relativamente pequeños, los descubrimientos posteriores incluyeron objetos que se acercaban progresivamente al tamaño de Plutón, y algunos (incluido el propio Plutón) cumplían los criterios geológicos para ser planetas, pero no cumplían las definiciones dinámicas.
En 1998, Brian G. Marsden, del Centro de Planetas Menores de la Universidad de Harvard, propuso asignar a Plutón la designación de planeta menor 10000, manteniendo al mismo tiempo su estatus oficial como planeta. La perspectiva de la "degradación" de Plutón provocó una importante oposición pública, lo que llevó a la Unión Astronómica Internacional (IAU) a aclarar que, en ese momento, no estaba abogando por la eliminación de Plutón de la lista de planetas.
A principios de la década de 2000, los astrónomos de Caltech, bajo el liderazgo de Michael E. Brown, llevaron a cabo un extenso estudio del cielo utilizando tecnología de detección digital avanzada, lo que condujo al descubrimiento de numerosos objetos transneptunianos. Inicialmente se estimó que muchos de estos objetos eran comparables o más grandes que Plutón en tamaño, iniciando así un debate académico sobre su posible clasificación como planetas. Sin embargo, las reevaluaciones posteriores dieron como resultado revisiones a la baja de estas estimaciones de tamaño debido a albedos inesperadamente altos.
El debate sobre la clasificación se intensificó y se volvió inevitable en julio de 2005, cuando estos astrónomos anunciaron el descubrimiento de Eris, un objeto demostrablemente más masivo que Plutón y el cuerpo más masivo encontrado en el Sistema Solar desde Tritón en 1846. Los medios inicialmente se refirieron a Eris como el décimo planeta, a pesar de la ausencia de un consenso oficial sobre su estado planetario en ese momento. Por el contrario, un segmento de la comunidad astronómica consideró este descubrimiento como una prueba convincente para reclasificar a Plutón como planeta menor.
Clasificación IAU
El debate culminó en agosto de 2006 durante la reunión trienal de la IAU, donde los astrónomos uruguayos Julio Ángel Fernández y Gonzalo Tancredi introdujeron formalmente una nueva definición para el término "planeta". Su propuesta estipulaba tres condiciones esenciales para que un objeto dentro del Sistema Solar fuera considerado planeta:
- El objeto debe mantener una órbita alrededor del Sol.
- El objeto debe poseer suficiente masa para que su propia gravedad lo equilibre hidrostáticamente, lo que resulta en una forma casi esférica.
- El objeto debe haber despejado gravitacionalmente su trayectoria orbital de otros desechos importantes.
Plutón no cumple el tercer criterio. Su masa constituye sólo 0,07 veces la masa combinada de otros objetos dentro de su vecindad orbital, un marcado contraste con la Tierra, que representa 1,7 millones de veces la masa restante en su órbita (excluyendo la Luna). Posteriormente, la IAU determinó que los cuerpos celestes, como Plutón, que cumplieran los dos primeros criterios pero no el tercero serían designados planetas enanos. En septiembre de 2006, la IAU incorporó formalmente a Plutón, Eris y la luna de Eris, Disnomia, en su Catálogo de planetas menores, asignándoles las designaciones oficiales de planetas menores "(134340) Plutón", "(136199) Eris" y "(136199) Eris I Dysnomia", respectivamente. Si Plutón hubiera sido catalogado tras su descubrimiento en 1930, probablemente habría recibido la designación 1164, después de 1163 Saga, que fue identificada un mes antes.
La reclasificación ha encontrado cierta resistencia dentro de la comunidad astronómica, particularmente entre los científicos planetarios que con frecuencia continúan rechazándola. Estos científicos a menudo consideran que Plutón, Caronte y Eris son planetas, aplicando el mismo razonamiento utilizado para Ceres, lo que efectivamente implica aceptar sólo la segunda cláusula de la definición de la IAU. Alan Stern, investigador principal de la misión New Horizons de la NASA a Plutón, criticó públicamente la resolución de la IAU. Sostuvo además que la decisión carecía de una amplia representación de la comunidad astronómica, dado que menos del cinco por ciento de los astrónomos participaron en la votación. Marc W. Buie, entonces afiliado al Observatorio Lowell, presentó una petición formal contra la definición. Por el contrario, otras figuras prominentes, como Mike Brown, el astrónomo al que se le atribuye el descubrimiento de Eris, han expresado su apoyo a la postura de la IAU.
La reacción del público a la decisión de la IAU fue diversa. La Asamblea del Estado de California presentó una resolución que caracterizó jocosamente la decisión de la IAU como "herejía científica". En Nuevo México, la Cámara de Representantes aprobó una resolución en honor a Clyde Tombaugh, descubridor de Plutón y residente del estado desde hace mucho tiempo, declarando que Plutón sería considerado perpetuamente un planeta dentro de los cielos de Nuevo México y designando el 13 de marzo de 2007 como el Día del Planeta Plutón. De manera similar, el Senado de Illinois adoptó una resolución en 2009, citando el nacimiento de Tombaugh en Illinois, que afirmaba que Plutón había sido "injustamente degradado a planeta 'enano'" por la IAU.
Algunos miembros del público han expresado su desacuerdo con respecto a la reclasificación, atribuyendo su postura al debate científico en curso o impulsados por apegos sentimentales, afirmando el estatus planetario de Plutón independientemente de la determinación de la IAU. En 2006, la American Dialect Society, durante su 17ª selección anual de palabras del año, designó plutón como la palabra del año, definiendo "plutón" como "degradar o devaluar una entidad o individuo". Además, en abril de 2024, Arizona, el estado donde Plutón fue descubierto inicialmente en 1930, promulgó una legislación que reconocía oficialmente a Plutón como su planeta estatal.
En agosto de 2008, académicos que representaban puntos de vista divergentes sobre la definición planetaria se reunieron en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins para una conferencia que presentaba extensas discusiones sobre los criterios de la IAU para los planetas. Este evento, titulado "El Gran Debate sobre los Planetas", concluyó con un comunicado de prensa reconociendo la incapacidad de la comunidad científica para alcanzar un consenso definitivo sobre la definición de planeta. Anteriormente, en junio de 2008, la IAU había emitido un comunicado de prensa introduciendo el término "plutoide" para categorizar a Plutón y otros objetos de masa planetaria que poseen un semieje orbital mayor que excede el de Neptuno; sin embargo, esta nomenclatura no ha logrado una adopción generalizada.
Órbita
Plutón completa una órbita aproximadamente cada 248 años. Sus parámetros orbitales divergen significativamente de los de los planetas principales, que normalmente mantienen trayectorias casi circulares alrededor del Sol, estrechamente alineadas con el plano de la eclíptica. Por el contrario, la órbita de Plutón exhibe una inclinación moderada que excede los 17° con respecto a la eclíptica y posee una excentricidad notable, lo que la hace elíptica. Esta pronunciada excentricidad da como resultado que un segmento de la trayectoria orbital de Plutón se acerque periódicamente al Sol más cerca que la órbita de Neptuno. El baricentro del sistema Plutón-Caronte alcanzó su perihelio el 5 de septiembre de 1989 y se posicionó más cerca del Sol que Neptuno durante el período comprendido entre el 7 de febrero de 1979 y el 11 de febrero de 1999.
A pesar de mantener una resonancia orbital de 3:2 con Neptuno, la inclinación y excentricidad de Plutón exhiben un comportamiento caótico. Si bien los modelos computacionales pueden pronosticar su posición orbital durante varios millones de años tanto en el pasado como en el futuro, las predicciones se vuelven poco confiables más allá de intervalos que exceden significativamente su tiempo de Lyapunov de 10 a 20 millones de años. Esta falta de fiabilidad se debe a la extrema sensibilidad de Plutón a los detalles diminutos e inconmensurables dentro del Sistema Solar, que representan factores impredecibles que alteran gradualmente su trayectoria orbital.
El semieje mayor de la órbita de Plutón fluctúa entre aproximadamente 39,3 y 39,6 AU durante un período de aproximadamente 19.951 años, lo que se correlaciona con un período orbital que oscila entre 246 y 249 años. Actualmente, se observa que tanto su semieje mayor como su período orbital están aumentando.
Relación con Neptuno
Aunque la órbita de Plutón visualmente parece cruzarse con la de Neptuno cuando se observa desde perspectivas al norte o al sur del Sistema Solar, las trayectorias de estos dos cuerpos celestes, de hecho, no se cruzan. Durante su perihelio, cuando Plutón está más cerca del Sol y aparentemente cerca de la órbita de Neptuno desde estos puntos estratégicos, simultáneamente alcanza su máximo desplazamiento hacia el norte en relación con el plano orbital de Neptuno. Específicamente, la trayectoria orbital de Plutón mantiene una separación de aproximadamente 8 AU al norte de la de Neptuno, lo que excluye cualquier posible colisión.
Sin embargo, esta separación espacial por sí sola es insuficiente para salvaguardar a Plutón, ya que las perturbaciones gravitacionales de otros planetas, particularmente Neptuno, podrían modificar gradualmente la órbita de Plutón, incluida su precesión orbital, durante millones de años, lo que podría conducir a una colisión. Fundamentalmente, Plutón está aún más protegido por una resonancia orbital estable de 2:3 con Neptuno: por cada dos órbitas completas que Plutón ejecuta alrededor del Sol, Neptuno completa exactamente tres. Esta relación se observa dentro de un marco de referencia que gira conjuntamente con la tasa de precesión del perihelio de Plutón, que es aproximadamente 0,97×10−4 grados por año.
Este ciclo resonante dura aproximadamente 495 años. Muchos otros cuerpos celestes, denominados colectivamente plutinos, comparten esta resonancia orbital idéntica. Actualmente, dentro de cada ciclo de 495 años, cuando Plutón alcanza por primera vez su perihelio (por ejemplo, en 1989), Neptuno se posiciona 57° por delante de Plutón. Tras el posterior paso por el perihelio de Plutón, Neptuno habrá completado 1,5 órbitas adicionales, colocándolo 123° detrás de Plutón. El máximo acercamiento entre Plutón y Neptuno supera las 17 AU, una distancia mayor que la separación mínima de Plutón con Urano, que es de 11 AU. Curiosamente, la separación mínima entre Plutón y Neptuno suele coincidir con el afelio de Plutón.
La resonancia orbital 2:3 entre Plutón y Neptuno demuestra una estabilidad excepcional, habiendo persistido durante millones de años. Esta estabilidad evita eficazmente alteraciones significativas en sus órbitas relativas, asegurando así que los dos cuerpos nunca experimenten encuentros cercanos. Incluso en un escenario hipotético en el que la órbita de Plutón careciera de inclinación, esta resonancia impediría cualquier colisión entre los dos objetos celestes.
Una desviación menor en el período orbital de Plutón respecto de la resonancia 3:2 con Neptuno da como resultado una alteración gradual de su patrón de distancia en relación con Neptuno. Durante su perihelio, Plutón atraviesa la órbita de Neptuno y, en consecuencia, acelera. Esta aceleración hace que Plutón se acerque a Neptuno por detrás durante la órbita inicial del ciclo de 495 años. Actualmente, Plutón mantiene una posición entre 50° y 65° a popa de Neptuno durante un siglo (por ejemplo, de 1937 a 2036).
La interacción gravitacional mutua entre los dos cuerpos celestes facilita la transferencia de momento angular a Plutón. Esta transferencia impulsa a Plutón a una órbita ligeramente más grande, extendiendo así su período orbital, de conformidad con la tercera ley de Kepler. Después de múltiples iteraciones de este proceso, Plutón experimenta un retraso suficiente como para que, durante el segundo perihelio de cada ciclo, ya no esté significativamente por delante de Neptuno cuando este último se acerca por detrás; Posteriormente, Neptuno comienza a reducir una vez más el período orbital de Plutón. La totalidad de este fenómeno cíclico abarca aproximadamente 20.000 años.
Otros factores
Los análisis computacionales indican que la configuración fundamental de la alineación orbital entre Plutón y Neptuno permanece consistente en escalas de tiempo geológicas, que abarcan millones de años. Muchas otras resonancias e interacciones gravitacionales contribuyen a la estabilidad orbital de Plutón. Estos fenómenos se originan principalmente a partir de dos mecanismos suplementarios, distintos de la resonancia de movimiento medio 2:3 establecida.
En primer lugar, el argumento de Plutón sobre el perihelio, definido como el ángulo entre su nodo ascendente (donde se cruza con la eclíptica o plano invariante) y su perihelio (el punto de mayor aproximación al Sol), exhibe una libración de alrededor de 90°. En consecuencia, en su perihelio, Plutón alcanza su máximo desplazamiento hacia el norte respecto del plano invariante del Sistema Solar, impidiendo así encuentros cercanos con Neptuno. Este fenómeno se atribuye al mecanismo de Kozai, que establece una correlación entre la excentricidad de una órbita y su inclinación en relación con un cuerpo perturbador más masivo, específicamente Neptuno en este contexto. Con respecto a Neptuno, la amplitud de libración mide 38°, lo que garantiza que la separación angular entre el perihelio de Plutón y la órbita de Neptuno supere consistentemente los 52° (90°–38°). La separación angular mínima de esta configuración se repite aproximadamente cada 10.000 años.
En segundo lugar, las longitudes de los nodos ascendentes de ambos cuerpos celestes, que representan sus puntos de intersección con el plano invariante, exhiben una relación casi resonante con la libración antes mencionada. Cuando estas dos longitudes coinciden, lo que implica una alineación colineal de ambos nodos con el Sol, el perihelio de Plutón está precisamente a 90°, colocándolo más cerca del Sol y simultáneamente en su máxima excursión hacia el norte desde el plano orbital de Neptuno. Esta configuración específica se denomina superresonancia 1:1. La formación de esta superresonancia implica la influencia colectiva de todos los planetas jovianos, a saber, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Rotación
El período de rotación sidérea de Plutón, que constituye su día, es precisamente de 6.387 días terrestres. Al igual que Urano y el asteroide 2 Palas, Plutón exhibe una rotación retrógrada dentro de su plano orbital, caracterizada por una inclinación axial de 120°, lo que lleva a pronunciadas variaciones estacionales. Durante sus solsticios, aproximadamente una cuarta parte de su superficie experimenta luz diurna perpetua, mientras que otra cuarta parte permanece en oscuridad continua. La etiología de esta orientación anómala ha sido tema de discurso científico. Investigaciones realizadas por la Universidad de Arizona proponen que este fenómeno podría deberse a la tendencia inherente de un cuerpo celeste a ajustar su configuración de giro para alcanzar estados de energía mínimos. Tal ajuste implicaría la redistribución del exceso de masa hacia las regiones ecuatoriales, mientras que las áreas deficientes en masa migrarían hacia los polos. Este proceso se denomina desplazamiento polar.
Una publicación de la Universidad de Arizona postula que este efecto puede ser inducido por la acumulación de masas de nitrógeno congeladas dentro de las regiones perpetuamente sombreadas del planeta enano. Tales masas acumuladas instigarían una reorientación del cuerpo, lo que daría como resultado su distintiva inclinación axial de 120°. La acumulación de nitrógeno es directamente atribuible a la considerable distancia heliocéntrica de Plutón. Las temperaturas ecuatoriales pueden caer en picado hasta -240 °C (-400,0 °F; 33,1 K), lo que facilita la congelación del nitrógeno de una manera análoga a la congelación del agua en la Tierra. Un fenómeno de deriva polar análogo, como el observado en Plutón, se manifestaría en la Tierra si la capa de hielo de la Antártida fuera sustancialmente más masiva.
Geología
Superficie
Las extensas llanuras a lo largo de la superficie de Plutón consisten principalmente en más del 98 por ciento de hielo de nitrógeno, complementado con trazas de metano y monóxido de carbono. El nitrógeno y el monóxido de carbono exhiben sus concentraciones más altas en el hemisferio anti-Caronte de Plutón (aproximadamente 180° de longitud, que abarca Sputnik Planitia, el lóbulo occidental de Tombaugh Regio), mientras que el metano predomina cerca de 300° de longitud este. Las formaciones montañosas están compuestas de hielo de agua. La superficie de Plutón muestra una considerable heterogeneidad, caracterizada por variaciones significativas tanto en el albedo como en las propiedades cromáticas.
Plutón exhibe uno de los contrastes superficiales más pronunciados dentro del Sistema Solar, comparable al observado en Jápeto, la luna de Saturno. Su coloración va desde el negro carbón hasta el naranja oscuro y el blanco. Las características cromáticas de Plutón se parecen más a las de Io, mostrando un tono ligeramente más anaranjado y considerablemente menos rojo que Marte. Las características geográficas destacadas incluyen Tombaugh Regio, también conocida como el "Corazón", que es una región brillante y sustancial situada en el hemisferio opuesto a Caronte; Belton Regio, o la "Ballena", una gran extensión oscura en el hemisferio posterior; y los "Brass Knuckles", una secuencia de zonas ecuatoriales oscuras en el hemisferio principal.
Sputnik Planitia, que constituye el lóbulo occidental del "Corazón", es una cuenca de 1.000 km de ancho compuesta de hielos congelados de nitrógeno y monóxido de carbono. Esta cuenca está segmentada en células poligonales, interpretadas como células de convección que transportan bloques flotantes de corteza de hielo de agua y pozos de sublimación hacia sus periferias. Hay indicadores evidentes de flujos glaciales tanto al entrar como al salir de la cuenca. La ausencia de cráteres visibles, observada por New Horizons, sugiere una edad de la superficie de menos de 10 millones de años. Investigaciones recientes han determinado que la edad de la superficie es de aproximadamente 180000+90000
−40000 años. El equipo científico de New Horizons resumió sus hallazgos iniciales afirmando que "Plutón muestra una variedad sorprendentemente amplia de formas geológicas, incluidas las resultantes de interacciones glaciológicas y superficie-atmósfera, así como procesos de impacto, tectónicos, posiblemente criovolcánicos y de pérdida de masa".
En las regiones occidentales de Sputnik Planitia, se han observado campos de dunas transversales, esculpidos por vientos provenientes del centro de la cuenca y dirigido hacia las montañas adyacentes. Estas dunas exhiben longitudes de onda que varían de 0,4 a 1 km y se presume que están compuestas de partículas de metano de aproximadamente 200 a 300 μm de tamaño.
Estructura interna
Plutón posee una densidad de 1,853±0,004 g/cm§56§. Dado que la desintegración de los elementos radiactivos generaría en última instancia suficiente calor para facilitar la separación de los hielos del material rocoso, los científicos plantean la hipótesis de que la estructura interna de Plutón está diferenciada. Esta diferenciación daría como resultado que el material rocoso se asentara en un núcleo denso, envuelto por un manto de hielo de agua. Antes de la misión New Horizons, el diámetro estimado del núcleo era 1700 km, lo que representa el 70% del diámetro total de Plutón.
Este calentamiento interno puede persistir, sustentando potencialmente un océano subterráneo de agua líquida, estimado en 100 a 180 km, situado en el límite entre el núcleo y el manto. En septiembre de 2016, investigadores de la Universidad de Brown realizaron simulaciones del impacto que se cree que creó el Sputnik Planitia. Sus hallazgos sugirieron que la formación de la cuenca podría haber sido el resultado del afloramiento de agua líquida desde debajo de la superficie después de la colisión, lo que indica la presencia de un océano subterráneo con una profundidad mínima de 100 km.
En junio de 2020, los astrónomos presentaron evidencia que sugería que Plutón podría haber poseído un océano subterráneo y, por lo tanto, potencialmente habitable, durante sus primeras etapas de formación. Posteriormente, en marzo de 2022, un equipo de investigación postuló que las formaciones conocidas como Wright Mons y Piccard Mons representan una coalescencia de numerosos domos criovolcánicos más pequeños. Esta interpretación implica la existencia de una fuente de calor interna dentro del cuerpo en magnitudes que antes se consideraban improbables.
Masa y tamaño
El diámetro de Plutón mide 2.376,6±1,6 km, y su masa se calcula como (1,303±0,003)ק1213§22 kg, lo que corresponde al 17,7% de la masa de la Luna y al 0,22% de la La masa de la Tierra. El área de superficie de Plutón es aproximadamente 1.774443ק222324§ km§2526§, que es ligeramente mayor que la masa terrestre de Rusia o la Antártida (especialmente si se tiene en cuenta el hielo marino antártico durante invierno). Su gravedad superficial es de 0,063 g, en contraste con la de 1 g de la Tierra y la de 0,17 g de la Luna. En consecuencia, Plutón posee una velocidad de escape de 4.363,2 km por hora (2.711,167 millas por hora), significativamente menor que los 40.270 km por hora (25.020 millas por hora) de la Tierra. El diámetro de Plutón es más del doble que el de Ceres, el objeto más grande del cinturón de asteroides, y su masa es diez veces mayor. A pesar de tener un diámetro mayor de 2.376,6 km en comparación con el diámetro aproximado de Eris de 2.326 km, Plutón es menos masivo que el planeta enano Eris, un objeto transneptuniano identificado en 2005.
Plutón posee una masa significativamente menor que la de los planetas terrestres, específicamente menos de 0,2 masas lunares, y también es menos masivo que siete lunas principales: Ganímedes, Titán, Calisto, Ío, la Luna de la Tierra, Europa y Tritón. La identificación de Caronte, el satélite de Plutón, en 1978 facilitó el cálculo preciso de la masa total del sistema Plutón-Caronte mediante la aplicación de la adaptación de Newton de la tercera ley de Kepler. Las observaciones posteriores de Plutón durante las ocultaciones con Caronte proporcionaron a los científicos los medios para determinar el diámetro de Plutón con mayor precisión, mientras que el advenimiento de la tecnología de óptica adaptativa permitió una evaluación más precisa de su forma.
Las mediciones precisas de las dimensiones de Plutón han sido complejas debido a la presencia de su atmósfera y una neblina generalizada de hidrocarburos. En marzo de 2014, Lellouch, de Bergh et al. presentó una investigación que indicaba proporciones de mezcla de metano dentro de la atmósfera de Plutón que eran consistentes con un diámetro plutoniano superior a 2.360 km, con un valor óptimo estimado de 2.368 km. Posteriormente, el 13 de julio de 2015, las imágenes adquiridas por el Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) a bordo de la misión New Horizons de la NASA, combinadas con datos de otros instrumentos a bordo, establecieron inicialmente el diámetro de Plutón en 2.370 km (1.473 millas). Esta medida se refinó posteriormente a 2372 km (1474 millas) el 24 de julio y luego se ajustó a 2374±8 km. Un análisis más detallado, utilizando datos de ocultación de radio del Experimento Científico de Radio (REX) New Horizons, arrojó un diámetro de 2.376,6±1,6 km.
Atmósfera
Plutón posee una atmósfera tenue compuesta principalmente de nitrógeno (N2), metano (CH4) y monóxido de carbono (CO), todos los cuales existen en un estado de equilibrio con sus correspondientes hielos superficiales. Las mediciones realizadas por New Horizons indican una presión superficial de aproximadamente 1 Pa (10 μbar), lo que representa una magnitud aproximadamente entre un millón y 100.000 veces menor que la presión atmosférica de la Tierra. Inicialmente, se planteó la hipótesis de que la atmósfera de Plutón se congelaría progresivamente en su superficie a medida que el planeta enano se alejara del Sol; sin embargo, análisis posteriores de datos de New Horizons y observaciones de ocultación terrestres demuestran un aumento en la densidad atmosférica de Plutón, lo que sugiere su persistencia en estado gaseoso a lo largo de su trayectoria orbital.
Las observaciones realizadas por New Horizons revelaron que la tasa de escape atmosférico de nitrógeno fue 10.000 veces menor de lo previsto. Alan Stern ha postulado que incluso una elevación menor en la temperatura de la superficie de Plutón podría inducir aumentos exponenciales en su densidad atmosférica, potencialmente oscilando entre 18 hPa y 280 hPa (equivalente a tres veces la de Marte o una cuarta parte de la de la Tierra). A densidades tan elevadas, el nitrógeno podría manifestarse como un flujo líquido a través de la superficie. De manera análoga al efecto de enfriamiento evaporativo del sudor en el cuerpo humano, la sublimación de la atmósfera de Plutón contribuye al enfriamiento de su superficie. Plutón exhibe una troposfera ausente o extremadamente mínima; Los datos de New Horizons sugieren la presencia de simplemente una delgada capa límite troposférica. En el lugar de medición, esta capa tenía un espesor de 4 km y registró una temperatura de 37±3 K. Además, esta capa no es continua.
Durante julio de 2019, un evento de ocultación que involucró a Plutón reveló una reducción inesperada del 20 % en su presión atmosférica desde 2016. Posteriormente, en 2021, los astrónomos afiliados al Southwest Research Institute corroboraron este hallazgo analizando datos de una ocultación de 2018. Este análisis demostró que la luz emergió de manera menos gradual desde detrás del disco de Plutón, un fenómeno indicativo de una atmósfera atenuante.
La existencia de metano, un potente gas de efecto invernadero, dentro de la atmósfera de Plutón induce una inversión de temperatura, lo que resulta en una temperatura atmosférica promedio decenas de grados más alta que la de su superficie. Sin embargo, las observaciones realizadas por New Horizons han indicado que la atmósfera superior de Plutón es considerablemente más fría de lo previsto inicialmente (70 K, en contraste con aproximadamente 100 K). La atmósfera de Plutón está estratificada en aproximadamente 20 capas de neblina distintas, espaciadas regularmente, que se extienden hasta 150 km de altitud. Se supone que estas capas se originan a partir de ondas de presión generadas por el flujo atmosférico sobre el terreno montañoso de Plutón.
Satélites naturales
El sistema plutoniano comprende cinco satélites naturales identificados. Caronte, la más grande y la más interna de estas lunas, fue identificada por primera vez en 1978 por el astrónomo James Christy. También es la única luna plutoniana potencialmente en equilibrio hidrostático. La masa sustancial de Caronte desplaza el baricentro del sistema Plutón-Caronte más allá de los límites físicos de Plutón. Más allá de Caronte, cuatro lunas circumbinarias considerablemente más pequeñas orbitan alrededor del sistema. Estos son, en orden creciente de distancia a Plutón: Styx, Nix, Kerberos e Hydra. Nix e Hydra fueron descubiertos en 2005, seguidos por Kerberos en 2011 y Styx en 2012. Las órbitas de estos satélites exhiben una baja excentricidad (por debajo de 0,006) y son coplanares con el ecuador de Plutón (inclinación inferior a 1°), lo que resulta en una inclinación aproximada de 120° en relación con el plano orbital de Plutón. Este sistema plutoniano altamente compacto confina los cinco satélites conocidos al 3% más interno de la región donde las órbitas progradas podrían mantener la estabilidad.
Los períodos orbitales de todo el sistema de satélites de Plutón están interconectados a través de una compleja disposición de resonancias orbitales y casi resonancias. Específicamente, al tener en cuenta la precesión, los períodos orbitales de Styx, Nix e Hydra exhiben una proporción precisa de 18:22:33. Además, existe una proporción aproximada de 3:4:5:6 entre los períodos orbitales de Styx, Nix, Kerberos e Hydra en relación con Caronte, y estas proporciones se acercan a una mayor precisión para las lunas más distantes.
El sistema Plutón-Caronte representa uno de los raros casos en el Sistema Solar donde el baricentro está situado fuera del cuerpo primario; el sistema Patroclus-Menoetius ofrece un análogo más pequeño, mientras que el sistema Sol-Júpiter es el único ejemplo más grande. Debido a los tamaños comparables de Caronte y Plutón, algunos astrónomos han propuesto clasificarlo como un planeta doble enano. Este sistema se distingue además entre las configuraciones planetarias por su bloqueo mutuo de mareas, lo que implica que Plutón y Caronte presentan perpetuamente el mismo hemisferio entre sí, una característica que se observa sólo en otro sistema conocido, Eris y Dysnomia. En consecuencia, desde cualquier punto de vista de cualquiera de los cuerpos celestes, el otro permanece fijo en el cielo o permanentemente oscurecido. Este fenómeno también dicta que el período de rotación de cada cuerpo coincide exactamente con el período orbital de todo el sistema alrededor de su baricentro.
Se supone que la formación de las lunas de Plutón fue el resultado de una colisión catastrófica entre Plutón y un cuerpo celeste de tamaño comparable durante las primeras etapas de la evolución del Sistema Solar. Este impacto expulsó material sustancial, que posteriormente se acumuló para formar los satélites que orbitan alrededor de Plutón.
Cuasi-satélite
En 2012, los cálculos indicaron que el objeto 15810 Arawn podría funcionar como un cuasi satélite de Plutón, representando una configuración coorbital distinta. Estos cálculos sugirieron que Arawn mantendría una relación cuasi satélite con Plutón durante aproximadamente 350.000 años dentro de cada ciclo de dos millones de años. Las mediciones posteriores realizadas por la nave espacial New Horizons en 2015 permitieron una determinación más precisa de la órbita de Arawn, corroborando los hallazgos iniciales. Sin embargo, sigue siendo difícil lograr un consenso entre los astrónomos sobre la clasificación de Arawn como un cuasi satélite de Plutón, basándose en su dinámica orbital, dado que su trayectoria está gobernada predominantemente por Neptuno, con perturbaciones poco frecuentes de Plutón.
Origen
El origen y la identidad precisa de Plutón presentaron históricamente un enigma significativo para los astrónomos. Una hipótesis inicial postulaba que Plutón se originó como una luna de Neptuno que se escapó, desalojada de su órbita por el satélite más grande de Neptuno, Tritón. Sin embargo, esta proposición fue posteriormente refutada por estudios dinámicos, que demostraron su imposibilidad debido a la constante distancia orbital de Plutón a Neptuno.
La posición definitiva de Plutón dentro del Sistema Solar no se hizo evidente hasta 1992, coincidiendo con el descubrimiento de numerosos pequeños objetos transneptunianos helados que exhibían similitudes orbitales, de tamaño y de composición con Plutón. Esta población de objetos transneptunianos se considera la progenitora de muchos cometas de período corto. El propio Plutón es reconocido como el componente más grande del cinturón de Kuiper, una región estable de cuerpos celestes situada entre 30 y 50 AU del Sol. En 2011, los estudios exhaustivos del cinturón de Kuiper hasta la magnitud 21 habían finalizado en gran medida, lo que sugiere que cualquier objeto no descubierto del tamaño de Plutón probablemente residiría a más de 100 UA del Sol.
Al igual que otros objetos del cinturón de Kuiper (KBO), Plutón exhibe características similares a las de los cometas; por ejemplo, el viento solar erosiona progresivamente la superficie de Plutón hacia el espacio. Una propuesta sugiere que si Plutón estuviera ubicado a una distancia orbital comparable a la de la Tierra, manifestaría una cola de cometa. Sin embargo, esta afirmación ha sido cuestionada, citando la velocidad de escape suficientemente alta de Plutón como un factor prohibitivo. Alternativamente, se ha teorizado que la formación de Plutón podría atribuirse a la aglomeración de numerosos cometas y otros objetos del Cinturón de Kuiper.
Si bien Plutón es reconocido como el objeto descubierto más grande del cinturón de Kuiper, Tritón, la luna de Neptuno, que excede a Plutón en tamaño, exhibe similitudes tanto geológicas como atmosféricas, lo que lleva a la hipótesis de que es un objeto capturado del cinturón de Kuiper. Eris, comparable en tamaño a Plutón pero con mayor masa, no está estrictamente categorizado como miembro de la población del cinturón de Kuiper; en cambio, se clasifica dentro de la población de discos dispersos relacionados.
En consonancia con otros componentes del cinturón de Kuiper, se supone que Plutón es un planetesimal residual, un elemento del disco protoplanetario primordial que rodea al Sol y que no se acrecentó completamente hasta formar un planeta completo. Un consenso entre los astrónomos sugiere que la configuración orbital actual de Plutón es el resultado de una rápida migración hacia afuera de Neptuno durante las primeras etapas del desarrollo del Sistema Solar. Este movimiento hacia afuera acercó a Neptuno a objetos en el cinturón proto-Kuiper, lo que llevó a la captura de uno (Tritón) en órbita, al establecimiento de relaciones resonantes con otros y a la perturbación de algunos en trayectorias caóticas. Se cree que los cuerpos dentro del disco disperso, una zona dinámicamente inestable contigua al cinturón de Kuiper, alcanzaron sus ubicaciones actuales a través de interacciones con las resonancias migratorias de Neptuno.
Un modelo computacional desarrollado en 2004 por Alessandro Morbidelli en el Observatorio de la Costa Azul en Niza propuso que la migración de Neptuno hacia el cinturón de Kuiper podría haber sido iniciada por el establecimiento de una relación 1:2. Resonancia entre Júpiter y Saturno. Esta resonancia generó un impulso gravitacional que impulsó a Urano y Neptuno a órbitas más distantes, provocando que intercambiaran posiciones y duplicando efectivamente la distancia heliocéntrica de Neptuno. La posterior expulsión de objetos del cinturón de proto-Kuiper podría explicar además el intenso bombardeo tardío, que ocurrió aproximadamente 600 millones de años después de la génesis del Sistema Solar, y dilucidar la génesis de los troyanos de Júpiter. Es concebible que Plutón mantuviera una órbita casi circular a aproximadamente 33 AU del Sol antes de la migración de Neptuno, lo que posteriormente lo perturbó hasta convertirlo en una captura resonante. El modelo de Niza postula la existencia de aproximadamente mil cuerpos del tamaño de Plutón, incluidos Tritón y Eris, dentro del disco planetesimal primordial.
Observación y Exploración
Observación
La considerable distancia entre Plutón y la Tierra presenta desafíos considerables para su estudio integral y exploración directa. Su magnitud aparente visual promedio es 15,1, disminuyendo a 13,65 durante el perihelio. En consecuencia, la observación telescópica es necesaria, recomendándose una apertura de aproximadamente 30 cm (12 pulgadas). Incluso cuando se observa a través de potentes telescopios, Plutón parece estelar, sin un disco discernible, debido a su diámetro angular máximo de 0,11 segundos de arco.
Las representaciones cartográficas iniciales de Plutón, desarrolladas a finales de la década de 1980, comprendían mapas de brillo derivados de observaciones meticulosas de eclipses que involucraban a su luna más grande, Caronte. Estas observaciones se centraron en cuantificar las variaciones en la luminosidad promedio total del sistema Plutón-Caronte durante los eventos de eclipse. Por ejemplo, la ocultación de una región luminosa de Plutón da como resultado una alteración más pronunciada del brillo general en comparación con la ocultación de un área más oscura. El procesamiento computacional exhaustivo de numerosas observaciones de este tipo facilita la generación de un mapa de brillo, una técnica que también es capaz de monitorear cambios temporales en la luminosidad.
Posteriormente se generaron datos cartográficos mejorados a partir de imágenes adquiridas por el Telescopio Espacial Hubble (HST), que proporcionó una resolución superior y reveló detalles significativamente mayores, resolviendo características de varios cientos de kilómetros de extensión, como regiones polares y áreas brillantes prominentes. La creación de estos mapas implicó un sofisticado procesamiento computacional para derivar representaciones proyectadas óptimas a partir de los datos limitados de píxeles de las imágenes del Hubble. Estos mapas constituyeron las representaciones más completas de Plutón hasta el sobrevuelo de New Horizons en julio de 2015, cuando las dos cámaras HST utilizadas para su producción habían dejado de funcionar.
Exploración
La nave espacial New Horizons, que realizó un sobrevuelo de Plutón en julio de 2015, representa el esfuerzo inaugural y, hasta la fecha, único para investigar directamente a Plutón. Lanzada en 2006, la sonda adquirió sus imágenes distantes iniciales de Plutón a finales de septiembre de 2006 durante una prueba de calibración de su Long Range Reconnaissance Imager. Estas imágenes, capturadas desde una distancia aproximada de 4.200 millones de kilómetros, validaron la capacidad de la nave espacial para rastrear cuerpos celestes remotos, una función crucial para los ajustes de su trayectoria hacia Plutón y otros objetos del cinturón de Kuiper. Posteriormente, a principios de 2007, la nave ejecutó una maniobra de asistencia gravitatoria utilizando Júpiter.
La nave espacial New Horizons ejecutó su aproximación más cercana a Plutón el 14 de julio de 2015, culminando un tránsito de 3.462 días a través del Sistema Solar. Las investigaciones científicas de Plutón comenzaron cinco meses antes de este encuentro cercano y persistieron durante un mínimo de un mes después. Estas observaciones fueron facilitadas por un completo conjunto de sensores remotos, que comprende instrumentos de obtención de imágenes, una herramienta de investigación radiocientífica y varios aparatos espectroscópicos y experimentales. Los principales objetivos científicos de New Horizons abarcaron la caracterización de las características geológicas y morfológicas globales de Plutón y su luna Caronte, el mapeo de sus composiciones superficiales y el análisis de la atmósfera neutral de Plutón junto con su tasa de escape atmosférico. La transmisión de datos final, por un total de 50 mil millones de bits (6,25 gigabytes), de New Horizons sobre su encuentro con Plutón se recibió con éxito el 25 de octubre de 2016, a las 05:48 p.m. ET.
Después del sobrevuelo de New Horizons, la comunidad científica ha propuesto una misión orbital para re Estos objetivos incluyen lograr un mapeo de la superficie con una resolución de 9,1 metros (30 pies) por píxel, realizando observaciones de los satélites menores de Plutón, monitoreando los cambios rotacionales de Plutón, investigando la posible presencia de un océano subterráneo y realizando mapas topográficos de regiones perpetuamente envueltas en oscuridad debido a la inclinación axial de Plutón. Este último objetivo podría lograrse mediante el despliegue de pulsos láser para construir un mapa topográfico completo del planeta enano.
Alan Stern, investigador principal de New Horizons, ha propuesto una misión orbital al estilo Cassini, cuyo lanzamiento está previsto para alrededor de 2030, coincidiendo con el centenario del descubrimiento de Plutón. Este orbitador propuesto aprovecharía la influencia gravitacional de Caronte para ajustar dinámicamente su trayectoria, facilitando así el logro de objetivos científicos a su llegada al sistema de Plutón. Una vez completadas todas las investigaciones científicas relacionadas con Plutón, el orbitador podría utilizar la gravedad de Caronte para salir del sistema de Plutón y realizar más estudios de los objetos del cinturón de Kuiper (KBO). Además, un estudio conceptual respaldado por el programa Conceptos Avanzados Innovadores (NIAC) de la NASA describe un orbitador y módulo de aterrizaje de Plutón con propulsión de fusión, basado en el diseño del reactor de configuración invertida del campo de Princeton.
La misión New Horizons obtuvo imágenes exitosas de la totalidad del hemisferio norte de Plutón, extendiéndose hasta las regiones ecuatoriales aproximadamente 30° Sur. Por el contrario, las latitudes más altas del sur sólo se han observado desde la Tierra, lo que produce datos de muy baja resolución. Las imágenes adquiridas por el Telescopio Espacial Hubble en 1996 abarcaron el 85% de la superficie de Plutón, revelando características prominentes del albedo hasta aproximadamente 75° Sur, suficientes para delinear la extensión de las máculas de la zona templada. Las imágenes posteriores del Hubble mostraron mejoras marginales en la resolución, atribuibles a mejoras menores en la instrumentación del telescopio. El sector ecuatorial del hemisferio sub-Caronte de Plutón se ha capturado únicamente en baja resolución, dado que New Horizons ejecutó su aproximación más cercana al hemisferio anti-Caronte.
Ciertas variaciones de albedo dentro de las latitudes más altas del sur fueron detectables por New Horizons a través del fenómeno del brillo de Caronte, que se refiere a la luz reflejada desde Caronte. La región del polo sur parece exhibir un albedo más oscuro en comparación con su contraparte del norte; sin embargo, hay una región distinta de alto albedo en el hemisferio sur, lo que podría indicar un depósito localizado de hielo de nitrógeno o metano.