Sistema Solar

¿Hasta dónde se extiende el Sistema Solar?

Voyager 1 y 2 han cruzado la heliopausa, el límite de la región dominada por el viento solar. Más allá, el plasma —materia formada por partículas con carga eléctrica— se comporta más como el material que hay entre las estrellas que como el plasma procedente del Sol, por lo que esa zona se llama espacio interestelar. Sin embargo, si el Sistema Solar incluye los cuerpos que orbitan el Sol, la nube de Oort, todavía no observada directamente, podría extenderse cientos de veces más lejos que ese límite. Entrar en el espacio interestelar no significa haber dejado atrás todos los cuerpos del Sistema Solar.

La influencia del Sol no se apaga por completo en un único punto. La luz solar se debilita con la distancia, el viento solar cambia de dirección al encontrarse con la materia interestelar y la gravedad disminuye con el cuadrado de la distancia, pero sigue afectando a las órbitas de cometas extremadamente lejanos. Antes de preguntar dónde termina el Sistema Solar, hay que decidir si buscamos el límite de los planetas, del plasma expulsado por el Sol o de los cuerpos capaces de orbitarlo.

• Unas 30 UA Distancia media de Neptuno al Sol, el más lejano de los ocho planetas
• Unas 122 y 119 UA Distancias a las que Voyager 1 y 2 encontraron la heliopausa en direcciones distintas
• Unas 2.000–5.000 UA Estimaciones de los modelos para el límite interior de la nube de Oort
• Unas 10.000–100.000 UA Amplio intervalo que los modelos dan para el límite exterior de la nube de Oort

¿Qué hay más allá de Neptuno?

Si solo contamos los ocho planetas, Neptuno es el más exterior y orbita a unas 30 UA. Pero más allá, entre unas 30 y 50 UA, el cinturón de Kuiper contiene a Plutón y muchos otros cuerpos. Los objetos del disco disperso que intercambiaron energía gravitatoria con Neptuno en el pasado pueden alejarse cientos de UA siguiendo órbitas mucho más alargadas e inclinadas. El «último planeta» solo marca el final de la lista de planetas, no el de toda la materia que gira alrededor del Sol.

Tampoco hay líneas nítidas entre estos grupos de cuerpos pequeños. Los objetos resonantes del cinturón de Kuiper, el disco disperso y los candidatos a formar parte de la nube de Oort interior se clasifican por la forma y el movimiento de sus órbitas, de modo que las categorías se solapan en parte. Los diagramas escolares suelen acabar en Neptuno para mostrar los planetas con claridad. No existe allí un muro que rodee el Sistema Solar.

¿Qué límite cruzaron las sondas Voyager?

El Sol expulsa partículas con carga eléctrica a cientos de kilómetros por segundo. Ese flujo de partículas es el viento solar. Lejos del Sol, la presión de la materia entre las estrellas lo frena de forma brusca. Después se extiende una región donde las partículas ya ralentizadas se comprimen y desvían. La heliopausa es el límite exterior donde el plasma del viento solar entra en contacto con el plasma interestelar.

En 2012, a unas 121,6 UA, Voyager 1 detectó una caída pronunciada de las partículas de baja energía procedentes del Sol y un aumento de los rayos cósmicos de la Galaxia. Sin embargo, su instrumento para medir directamente el plasma ya no funcionaba, por lo que no fue posible confirmar de inmediato que hubiera cruzado el límite. Más tarde se midió la rapidez con la que el plasma cercano vibraba por las ondas producidas en erupciones solares. La densidad calculada de las partículas confirmó que la sonda había entrado en plasma interestelar, mucho más denso que el del interior de la heliosfera.

Voyager 2 cruzó el límite en 2018, a unas 119 UA. Su instrumento de plasma seguía operativo y midió directamente cómo desaparecía el flujo de partículas solares y era sustituido por un plasma más frío y denso. Los instrumentos de campo magnético y de partículas de alta y baja energía registraron la misma transición. Las dos sondas confirmaron el mismo tipo de límite en direcciones distintas, pero dos puntos de cruce no equivalen a una imagen de la forma completa de la heliopausa.

La línea que cruzó Voyager no señala dónde termina la gravedad del Sol, sino dónde el plasma solar deja de dominar el espacio circundante.

¿Está siempre en el mismo lugar el límite de la heliosfera?

Voyager 1 y 2 encontraron el límite con una diferencia de unas 3 UA. Eso no demuestra que un lado esté siempre más cerca del Sol. Las sondas avanzaron en direcciones distintas y cruzaron en momentos diferentes. La intensidad del viento solar varía con el ciclo de actividad del Sol, de unos 11 años, y con sus erupciones. El plasma y el campo magnético interestelares que presionan desde fuera también cambian según la dirección. Por eso la posición del límite se desplaza continuamente.

La luz y la gravedad del Sol tampoco desaparecen de repente al cruzar la heliopausa. Se habla de espacio interestelar porque la materia circundante muestra con más fuerza las propiedades del medio entre las estrellas que las del viento solar. Incluso dentro de la heliosfera hay átomos interestelares que han entrado desde fuera. El límite no separa de manera perfecta un interior formado solo por materia solar de un exterior sin influencia alguna del Sol.

Algunas ilustraciones muestran la heliosfera como una gota o con una cola larga, pero nadie ha fotografiado toda su forma de una sola vez desde el espacio. Son estimaciones que combinan los dos cruces de Voyager, observaciones remotas de misiones como IBEX y cálculos del plasma.

¿Cómo descubrimos la nube de Oort sin verla?

Los cometas de periodo largo, que tardan cientos de miles de años o más en completar una vuelta al Sol, llegan desde muchas direcciones en vez de concentrarse en el plano de los planetas. Al calcular sus órbitas hacia atrás, los resultados indican que debe existir una gran población de cuerpos helados a miles o decenas de miles de UA del Sol. La explicación más aceptada es que, al comienzo de la historia del Sistema Solar, los planetas gigantes dispersaron pequeños cuerpos helados hacia el exterior. Después, la gravedad de la Galaxia y las estrellas que pasaban cerca alteraron sus órbitas y los distribuyeron en torno al Sol de forma aproximadamente esférica.

NASA sitúa habitualmente el límite interior entre unas 2.000 y 5.000 UA y el exterior entre unas 10.000 y 100.000 UA. El intervalo es tan amplio porque nunca se han fotografiado y catalogado directamente cuerpos de la nube de Oort a esas distancias. Su distribución se deduce de las órbitas de cometas conocidos y de simulaciones de la formación del Sistema Solar; los modelos también difieren sobre la separación entre la nube interior y la exterior.

A distancias tan grandes, la atracción del Sol es débil. Por ello, incluso las pequeñas fuerzas de la Galaxia y de estrellas pasajeras pueden producir grandes cambios durante mucho tiempo. Algunos cometas son desviados hacia el Sol y otros cuerpos escapan por completo de su gravedad. El alcance máximo de los objetos que orbitan el Sol no puede fijarse con un único radio exacto: depende de la órbita de cada cuerpo y de las estrellas que hayan pasado cerca.

1. Unas 30 UA Si solo se cuentan los planetas, la lista termina en Neptuno.
2. Unas 30–50 UA La región principal del cinturón de Kuiper alberga numerosos cuerpos helados que orbitan el Sol.
3. Unas 119–122 UA Las dos Voyager cruzaron la heliopausa y midieron plasma interestelar.
4. Unas 2.000–5.000 UA Aquí podría comenzar el límite interior de la nube de Oort, todavía no observada directamente.
5. Hasta unas 100.000 UA Los modelos permiten que el depósito de cometas de órbita muy lenta llegue hasta esta distancia.

¿Han salido por completo las sondas Voyager del Sistema Solar?

Ninguna de las dos Voyager sigue una órbita que vaya a llevarla alrededor del Sol y de vuelta. Sus aproximaciones a los planetas les dieron velocidad suficiente para seguir trayectorias de escape hacia el exterior del Sistema Solar. Aun así, su posición actual no se convierte en el límite de todo el Sistema Solar. Preguntar si un objeto está ligado gravitatoriamente al Sol y preguntar si otros cuerpos que lo orbitan ocupan esa región son cuestiones distintas.

Las Voyager entraron en el plasma interestelar cerca de las 120 UA. Sin embargo, a su velocidad tardarían unos 300 años en alcanzar la distancia a la que podría comenzar la nube de Oort y unos 30.000 años en atravesar su extensión exterior estimada. Esos tiempos no significan que las sondas sigan orbitando el Sol durante todo ese periodo. Solo muestran la enorme diferencia entre el límite del viento solar y el alcance de los cuerpos lejanos.

¿Hasta dónde se considera que llega el Sistema Solar?

Si hablamos del alcance de los planetas, la respuesta es Neptuno. Si hablamos del disco con muchos cuerpos helados, es el cinturón de Kuiper. Si hablamos del viento solar, es la heliopausa. Si incluimos los cuerpos más lejanos que orbitan el Sol, debemos considerar la nube de Oort, que podría extenderse decenas de miles de UA. No son respuestas rivales de las que solo una sea correcta: el límite cambia según qué queramos medir.

La entrada de Voyager en el espacio interestelar no descubrió un único punto donde termina el Sistema Solar. Fue el cruce directo, en dos direcciones, de la frontera de plasma donde el Sol se encuentra con el entorno entre las estrellas. Para describir con precisión el borde del Sistema Solar, hay que indicar junto a cada cifra «el borde de qué».

Fuentes

• NASA — Voyager 2 Instruments at the Heliopause
• Nature Astronomy — Voyager 2 Plasma Observations of the Heliopause
• Nature Astronomy — Plasma Densities Near and Beyond the Heliopause
• NASA Science — Oort Cloud Facts and Distance Ranges
• NASA Science — Kuiper Belt Facts
• NASA Science — Criteria for the Edge of the Solar System
• Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy — Stellar and Galactic Perturbations of Oort-Cloud Comets