Esta es una gran pregunta, gracias, y nos llevará a través de varias áreas fascinantes de la astronomía. Las mareas no son la historia completa aquí, aunque la mayoría de los artículos sobre este tema dicen que sí. De hecho, si solo estuvieran involucradas las mareas, objetos muy pequeños podrían orbitar nuestra Luna indefinidamente, mientras que incluso los satélites naturales más livianos solo pueden orbitar la Luna durante unos pocos meses. Eso no puede ser debido a las mareas.
Llamemos a nuestra “luna de luna” una Moonlet, un término que a veces se usa para las lunas de asteroides. Descubriremos por qué a nuestra Luna le resulta difícil mantener un satélite, incluso solo durante unos años, y por qué un satélite temprano lanzado por el Apolo 16 se estrelló inesperadamente en la Luna. También perseguiremos un intrigante rompecabezas sobre la luna Rea de Saturno.
Luego analizaremos si las lunares de lunas son posibles en cualquier otro lugar de nuestro sistema solar. Pero primero, veamos nuestro propio sistema Tierra / Luna. ¿Por qué la órbita de la Luna es estable alrededor de la Tierra, y por qué las lunares de la Luna no son igualmente estables alrededor de la Luna?
- ¿Por qué la tierra parece azul?
- ¿Por qué ocurren los días de luna llena y luna nueva?
- Si el Sol desapareciera por completo, ¿qué pasaría con la Tierra y el resto de nuestro sistema solar?
- ¿Por qué la tierra es elíptica?
- ¿Por qué algunas personas están obsesionadas con mantener a Plutón como planeta?
LA LUNA NUNCA PODRÁ PONERSE EN MARCHA CON SUS PROPIAS MAREAS
Si las mareas pudieran responder instantáneamente, de modo que obtienes las mareas más altas cuando la Luna está exactamente sobre la cabeza, entonces las mareas no tendrían efectos de marea notables en la órbita de la Luna. Además, si la superficie de la Tierra nunca cambiara de forma, como un rodamiento de acero, digamos, nuevamente no habría arrastre de marea. Pero para algo tan grande como la Tierra, por supuesto, que es totalmente imposible, ningún material natural es tan fuerte como eso.
En cambio, las mareas van un poco por detrás de la Luna en su movimiento aparente diario a través del cielo de Este a Oeste, al menos, eso es lo que nos parece. Pero desde el punto de vista de la Luna, las mareas siempre están un poco por delante de la Luna en su órbita alrededor de la Tierra de Oeste a Este, y nunca logra ponerse al día.
Crédito de dibujo Andrew Buck. Esta es la vista desde arriba del polo norte. Para alguien en el globo en el ecuador en la parte superior de la imagen al lado de la punta de flecha, el este está a la izquierda de esta imagen, el oeste está a la derecha y el norte apunta hacia nosotros, fuera de la imagen. Ven a la Luna y al Sol viajando de este a oeste a través del cielo.
Muestra cómo se retrasan las mareas. La Tierra gira de derecha a izquierda (de oeste a este). La Luna está orbitando en la misma dirección pero mucho más lentamente.
Desde nuestro punto de vista sobre la Tierra giratoria, vemos que la Luna viaja de izquierda a derecha, de Este a Oeste, saliendo y poniéndose como el sol (aunque todos los días sale y se pone casi una hora más tarde en el día, debido a su deriva hacia el este contra el cielo nocturno, ver, por ejemplo, salida de la luna y establecer horarios para Nueva York).
Entonces, desde nuestro punto de vista, las mareas parecen retrasarse detrás de la Luna: la Luna pasa por encima primero y las mareas más altas siguen más tarde en el día.
Pero en lo que respecta a la Luna, las mareas se adelantan, en la Tierra que gira más rápidamente, y nunca logra alcanzarlas.
Las mareas más fáciles de medir aquí son las mareas en la Tierra sólida, las mareas pequeñas, elevan la tierra unos 30 cms aproximadamente. Estos son mucho más regulares que las mareas marinas, y puede medir el retraso por satélite. Se trata de 0,12 a 0,13 grados.
Las mareas marinas a lo largo de las costas se retrasan mucho más, debido a las resonancias en los océanos. El retraso promedio de las mareas es de seis horas. Entonces, a menudo encuentras que baja la marea cuando la Luna está en su cenit, lo contrario de lo que esperarías. Ver corrientes y mareas. Sin embargo, esto es mucho más difícil de medir ya que depende de las condiciones costeras locales: las mareas marinas son extremadamente complejas dependiendo de la costa, los mares, las islas, las características submarinas, etc. Como ejemplo de esta complejidad, hay muchos lugares con una marea alta. día y otros lugares con más de dos mareas altas al día.
ESPIRAL EXTERIOR DE NUESTRA LUNA
Estas fuerzas de marea tiran de la Luna en la dirección en que está orbitando. Esto lo lleva a órbitas cada vez más altas alrededor de la Tierra. Sorprendentemente, esta atracción hacia delante de la Luna en su órbita hace que disminuya su velocidad en lugar de acelerar, lo contrario de lo que cabría esperar intuitivamente. Mientras que el mismo tirón disminuye gradualmente la velocidad de rotación de la Tierra.
Aparte de la mecánica orbital
La mecánica orbital es un poco intuitiva a veces. Si tiene un cohete en órbita baja alrededor de la Tierra, a la misma altura que la ISS, digamos, o más bajo, y desea elevarlo a la órbita geoestacionaria mucho más alta, acelere en la dirección de su órbita alrededor de la Tierra.
Pensarías que haría que orbitara más rápido, pero no, aunque aceleras constantemente en la dirección del movimiento alrededor de la Tierra, en realidad se ralentiza en relación con la Tierra. Un satélite en GEO se mueve a 3.07 km / seg en relación con la Tierra, mientras que la ISS en su órbita más baja se mueve a alrededor de 7.66 km / seg.
Entonces, incluso la órbita de la Luna no es totalmente estable, sigue cambiando así, volviéndose más lenta y más alta.
Eventualmente, a medida que la Tierra se ralentiza en su giro, entonces (si sobrevive al Sol poniéndose gigante rojo) la Tierra y la Luna se vuelven sincrónicas como Plutón y Caronte, uno frente al otro, pero a una gran distancia.
Y luego, si sobreviven a la fase de Gigante Rojo de nuestro sol cinco mil millones de años más o menos en el futuro, luego de inmensos períodos de tiempo, bajo la influencia del efecto de marea del sol, el sistema continúa evolucionando aún más. Hay diferentes ideas sobre lo que sucede a continuación, una posibilidad es que la rotación se acelere nuevamente, la Luna gira en espiral: todo el sistema pierde energía en el proceso y, finalmente, la Luna golpea la Tierra, en cuyo punto la Tierra gira rápidamente tanto como lo hizo cuando la Luna se formó por primera vez.
De todas formas. Entonces, incluso el sistema Sol / Tierra / Luna no es estable a largo plazo, sino que está evolucionando y, finalmente, la Luna golpearía a la Tierra o la Tierra perdería la Luna en escalas de tiempo realmente enormes. Pero es estable durante los miles de millones de años que han transcurrido hasta ahora.
La Luna gira en espiral hacia afuera porque su período orbital, el mes lunar, es más largo que el día de la Tierra. Si el mes lunar fuera más corto que un día de la Tierra, iría en espiral hacia adentro.
LUNAS DE LUNA SERÍAN ESPIRALES HACIA ABAJO BAJO LA INFLUENCIA DE LAS MAREAS
Una luna que orbita alrededor de la Luna tiene que orbitar muy cerca de ella, ya que la “esfera de la colina”, la más alejada que puede llegar y no ser capturada por la Tierra, está a solo 60,000 millas sobre la superficie). Entonces, nuestra moonlet orbitará mucho más rápido que el período de rotación de 28 días de la Luna. Por lo general, orbita la Luna cada dos horas más o menos.
Este movimiento creará pequeñas mareas en la Luna, a través del tirón gravitacional del satélite. Y aquellos a su vez retrocederán en el satélite. Pero esta vez se mueven hacia atrás en su órbita, en lugar de avanzar, porque las mareas no pueden seguir el ritmo del satélite alrededor de la Luna y se quedan atrás.
Entonces eso tiene el efecto de que el satélite se vuelve más y más rápido (lo mismo paradójico que antes, tirando hacia atrás de la luna en esta ocasión, lo empuja hacia una órbita más baja con un período más rápido) girando en espiral hacia la Luna y finalmente lo golpea.
Sin embargo, los efectos de las mareas son menores para los objetos pequeños. Como puede imaginar, las mareas elevadas por una pequeña luna, digamos de unas pocas decenas de metros de diámetro, o un satélite artificial, son pequeñas y tienen poco efecto en su órbita.
Entonces, si realiza una búsqueda en la web, encontrará muchas publicaciones e incluso artículos de personas que dicen que la razón por la que la Luna no tiene satélites naturales es por los efectos de las mareas, en realidad esa no es la razón principal.
Nuestra Luna no puede mantener la mayoría de los satélites naturales, por pequeños que sean, durante más de un año o dos, y a veces no puede mantenerla durante más de un mes. Eso no puede tener nada que ver con las mareas. Hay otro efecto que hace que sea muy difícil para la Luna capturar un satélite.
LA RAZÓN REAL POR LA QUE LOS SATÉLITES LUNARES Y LAS LUNAS CRECEN EN LA LUNA
Esto se descubrió por primera vez el 24 de abril de 1972. Los astronautas del Apolo 16 intentaron poner un pequeño satélite llamado PFS-2 en órbita lunar para orbitar cada 2 horas. Un satélite anterior PFS-1 fue lanzado por Apollo 15 y había estado orbitando la Luna muy bien durante ocho meses. Y originalmente estaban en órbitas similares, que iban de 55 a 76 millas sobre la superficie.
Pero, para su sorpresa, PFS-2 cambió rápidamente la forma de su órbita. Dentro de dos semanas y media, estaba bajando a 6 millas de la superficie. Después de un tiempo retrocedió nuevamente a 30 millas de la superficie, pero finalmente, solo 35 días después de su lanzamiento, golpeó la Luna.
La verdadera razón por la que las lunares no pueden formarse alrededor de nuestra Luna se debe a los Mascons: las concentraciones de masa en la Luna.
A medida que los satélites orbitan la Luna, sus órbitas son tiradas de una manera y luego de otra por los Mascons, y estos siguen cambiando la forma de las órbitas. Esto no los hace descender en espiral: no es un efecto de marea. En cambio, varía su elipticidad, a veces más y a veces menos elíptica. Finalmente, en la mayoría de las órbitas alrededor de la Luna, las órbitas se vuelven tan elípticas que se cruzan con la superficie de la Luna y la luna se estrella.
“ÓRBITAS CONGELADAS” DE LA LUNA
Algunas órbitas son más estables. PSF-1 duró un año y medio, antes de llegar a la Luna. Y hay algunas “órbitas congeladas” donde una nave espacial puede orbitar la Luna indefinidamente. Esos son buenos para los planificadores de misiones que desean que sus satélites orbiten la Luna durante mucho tiempo sin usar mucho combustible. Pero sería difícil para un satélite natural entrar en ellos.
Obtuve esto de la página de la NASA: Extrañas órbitas lunares donde dicen
“En realidad, hay una serie de ‘órbitas congeladas’ donde una nave espacial puede permanecer en una órbita lunar baja indefinidamente. Ocurren en cuatro inclinaciones: 27º, 50º, 76º y 86º”.
Con las lunas de las lunas, el efecto de marea no es tan importante en escalas de tiempo cortas. Y después de todo, incluso la órbita de la Luna no es estable indefinidamente, durante miles de millones de años.
Entonces, dependiendo de la forma de la luna, creo que una luna podría tener lunas estables durante al menos un período de tiempo.
Así que veamos esto un poco más de cerca
ALGUNOS ASTEROIDES TIENEN LUNAS TAMBIÉN
Algunos asteroides tienen satélites y algunos incluso tienen dos satélites. A veces se les conoce como Moonlets. En esta respuesta, pensé que también usaría esa palabra para lunas de lunas, para ayudar a hacer un seguimiento de cuál es cuál en las discusiones.
Esta es Ida, el primer asteroide que tiene una luna, con su pequeña luna Dactyl. Foto tomada por la nave espacial Galileo en 1993
El consenso parece ser que Dactyl probablemente se formó en el mismo evento que creó Ida, hace aproximadamente 1.500 millones de años. Desafortunadamente, Galileo pasó a Ida casi exactamente en el plano de Dactyl, lo que hizo casi imposible precisar exactamente una órbita.
Como puede ver, su forma es irregular y, al igual que la Luna, las órbitas de Dactyl son complicadas. Dependiendo de sus suposiciones, puede terminar con una órbita caótica que nunca se repite exactamente y dura 1,5 mil millones de años. O puede encontrar con otras suposiciones que escapa dentro de un año, o impacta en Ida. O puede encontrar que está en una órbita resonante que se repite casi exactamente a lo largo de ese tiempo. Vea la dinámica a largo plazo de la órbita de Dactyl para detalles técnicos con gráficos de órbitas de ejemplo.
Este es 87 Sylvia, el primer asteroide que tiene más de un satélite, su segundo satélite fue descubierto en 2004.
ASTEROIDE CON ANILLOS
Un asteroide también puede tener un sistema de anillo también. Este fue un descubrimiento espectacular en 2014 de los Anillos de Chariklo. Las imágenes son delgadas y serían realmente brillantes a simple vista si estuvieras parado en el asteroide.
La vista de un artista de los anillos que rodean el asteroide Chariklo, que tiene solo 125 kilómetros de radio, y los anillos tienen alrededor de 400 km de radio.
Crédito: Lucie Maquet
¡Asteroide encontrado con anillos! El primer descubrimiento de su clase aturde a los astrónomos (video, imágenes)
Entonces, eso sugiere que podemos ampliar la pregunta y preguntar, no solo, ¿puede una luna tener lunares, también puede tener anillos?
¿Y SI TENÍAMOS SYLVIA CON SUS DOS SATÉLITES EN ÓRBITA ALREDEDOR DE LA TIERRA EN LUGAR DE LA LUNA?
Supongamos que, de alguna manera, en lugar de nuestra Luna, tuviéramos 87 Sylvia, orbitando a la distancia de la Luna. ¿Sería estable?
Es fácil de descubrir, ya que solo necesita calcular el radio de Hill, y hay una fórmula simple para eso (esto es para el caso más simple de una órbita circular; la fórmula es un poco más compleja para una órbita elíptica). Sangraré todos los cálculos aquí, para facilitar su omisión si no está interesado en los detalles:
Cálculo:
donde r es el radio de la esfera de Hill, a es el eje semi-mayor de la órbita de la luna, m es la masa de la luna y M es la masa del planeta.
Entonces, en el caso de 87 Sylvia, orbitando a la distancia de la Luna, entonces m = 1.478 × 10 ^ 19 kg.
M = masa de la Tierra = 5.97219 × 10 ^ 24 kg
a = distancia de la luna (eje semi-mayor) = 384,400 km
entonces r = 384,400 * (1.478 × 10 ^ 19 / (3 * 5.97219 × 10 ^ 24)) ^ (1/3)
= 3605 km.(Por cierto, su diámetro es de 286 km).
Entonces, el radio de la colina de Sylvia, si lo tuviéramos en lugar de nuestra Luna, es 3605 km.
La luna de Sylvia, Remus, orbita a 706.5 km, y Romulus orbita a 1357 km, ambos dentro de su esfera Hill. Entonces el sistema sería estable si estuviera ubicado en lugar de nuestra Luna.
MUESTRA QUE PUEDES TENER UNA LUNA DE LUNA AL MENOS EN LA TEORÍA
Entonces, está claro que puedes tener una luna de luna. Si nuestra Luna fuera reemplazada por Sylvia, sería estable durante largos períodos de tiempo al igual que la propia Sylvia.
Entonces, lo principal es, no si pueden existir, sino si pueden formarse en nuestro sistema solar. Por ejemplo, ¿cómo se capturaría un asteroide alrededor de un planeta y lo haría sin perder su luna? ¿O podría el proceso de captura (digamos una colisión) realmente crear una luna?
¿QUÉ PASA CON UNA LUNA DE LUNA ALREDEDOR DE VENUS?
¿Podría haber un pequeño asteroide con una luna en órbita alrededor de Venus, por ejemplo, sin descubrir? Parece un lugar obvio para mirar, de tamaño similar a la Tierra.
Si girara tan rápido como la Tierra, podría sostener fácilmente una luna tan grande como la nuestra. Pero tiene un período de rotación muy lento, solo una vez cada 243 días terrestres. Por lo tanto, no hay forma de que pueda tener una luna lo suficientemente lejos como para girar en espiral hacia afuera en lugar de hacia adentro. Los efectos de marea de Venus en cualquier luna siempre lo empujarán hacia adentro.
Incluso si fue golpeado por un gran cuerpo que creó una Luna como la nuestra en el sistema solar temprano, entonces, hace mucho tiempo, habría entrado en espiral y golpeado la superficie de Venus. Algunos científicos planetarios piensan que exactamente eso pudo haber sucedido
Pero una luna más pequeña podría haber sobrevivido durante miles de millones de años, porque los efectos de las mareas conducen a tasas de descomposición de la órbita mucho más lentas para las lunas más pequeñas. Las investigaciones calcularon que Venus necesitaría tener una luna de menos de unos pocos kilómetros de diámetro para sobrevivir hasta hoy.
Hubo una búsqueda en 2009, que lo encuestó hasta 0,3 km y no encontró ninguna luna. Página en ciw.edu en cualquier caso, una luna tan pequeña sería de baja masa (mucho más pequeña que 87 Sylvia y tendría una pequeña esfera Hill.
DONDE BUSCAR LUNAS DE LUNAS
Supongo que depende de cómo se formen estas lunas. Si se forman por colisión, lo que quieres es una pequeña luna en órbita muy lejos de un planeta, y luego golpeada por otra luna para que una nube de escombros vuele al espacio y luego forme una luna sobre ella.
Las lunares de asteroides bien pueden estar agrupadas sin apretar pilas de rocas, al igual que los asteroides en sí mismos, estos pequeños como Ida y Dactyl, con una gravedad tan baja que no necesitan estar unidos fuertemente, pueden estar más sueltos pilas de escombros.
Entonces, si tiene un lugar con muchas colisiones, parece un lugar para buscar lunitas.
Eso es algo que bien podría suceder, creo que a cierta distancia de cualquiera de los planetas más grandes.
Saturno como un buen lugar para mirar con tantos escombros en órbita alrededor
Si las lunares se forman por colisión, entonces desea un sistema planetario donde haya una buena posibilidad de que las lunas se golpeen entre sí o de que los materiales golpeen las lunas. Y para eso, bueno, diría que el sistema de Saturno es una buena apuesta. Si encontramos una luna con una luna, ¿tal vez la encontraremos allí?
Aquí está una de las lunas de Saturno, Prometeo.
Los anillos y las lunas de Saturno son antigüedades del sistema solar
Tiene numerosas lunas. Entonces es bastante prometedor. Pero ninguno de ellos tiene lunares confirmados, aún descubiertos, tristemente. Pero se acerca bastante. Primero las lunas coorbitales:
LUNAS COORBITALES
Tiene lunas coorbitales Epimeteo y Janus.
Esto no es una luna doble, aunque puede parecerlo por esta fotografía.
En cambio, están coorbitando e intercambiando órbitas. Es lo que le puede pasar a lo que de otro modo sería una luna de luna, cuando la esfera de Hill es demasiado pequeña para incluir ambos objetos. Así que creo que vale la pena profundizar, también ayuda a explicar de qué se trata la esfera Hill.
Supongamos, por ejemplo, que Epimeteo está en el interior, como sucede cada 8 años, y Janus en el exterior. Entonces Epimeteo está orbitando solo 30 segundos por órbita más rápido que Janus. Por lo tanto, gradualmente se adelanta cada vez más a Janus hasta que, cuatro años después, comienza a alcanzar a Janus desde atrás.
Cuando lo hace, Epimeteo tira hacia atrás de Janus, lo que hace que vaya más rápido y caiga en una órbita más baja. Mientras tanto, Janus avanza hacia Epimeteo, lo que hace que vaya más despacio y llegue a una órbita más alta. Entonces intercambian lugares. Ahora Janus está adentro, y Epimetheus está afuera, y Janus se alejará gradualmente y así continúa, intercambiando posiciones cada cuatro años. Ver Epimeteo (luna)
Esto da una idea aproximada de cómo funciona:
Lo único es que lo han hecho con el verde mucho más pesado para que no se mueva en su órbita.
Aquí hay otra vista esta vez en 3D, usando marco giratorio:
Más información aquí: The Orbital Dance of Epimetheus and Janus, que incluye un video corto real de Janus y Epiphemus en el momento en que cambian las órbitas (aunque se toma desde una perspectiva donde no es fácil ver lo que está sucediendo, un video tomado por un satélite en órbita alrededor de Saturno y en el mismo plano), tomada por el orbitador Cassini en 2005
Aquí BTW es una simulación de cuatro lunas, todas coorbitando de manera similar, lo que podría suceder teóricamente aunque no se conocen ejemplos, esto es en un marco giratorio
ÓRBITAS DE HERRADURA – EL CASO DE TIERRA Y CRUCERO
Está relacionado con la idea de una “órbita de herradura”, como la órbita mucho más compleja de 3753 Cruithne que se encuentra en una “órbita en forma de frijol” en relación con la Tierra.
Desde la perspectiva de la Tierra:
Pero algo que no ves en esa animación, ese “frijol” también se desplaza gradualmente en relación con la Tierra hasta que alcanza a la Tierra desde atrás, de manera similar a Janus y Epimeteo, y luego, cuando eso sucede, la Tierra y 3753 Cruithne haga un intercambio similar, excepto esta vez debido a la diferencia de tamaño, 3753 Cruithne se mueve más de medio millón de kilómetros mientras que la Tierra se mueve solo 1.3 centímetros.
Sin embargo, ese intercambio moverá la Tierra un poco hacia afuera, lo suficiente como para que su año sea un poco más largo a partir de entonces, hasta la próxima vez que ocurra el intercambio. Luego vuelve a cambiar y el proceso se repite. Todo el proceso lleva alrededor de 770 años.
De todos modos, puedes obtener lunas en órbita, aunque son raras.
¿Qué pasa con otras lunas de Saturno?
Saturno tiene numerosas lunas, wikipedia enumera 62 hasta ahora. El más externo es Fornjot (luna) orbitando a una distancia de 24,504,879 km de Saturno.
Con seis kilómetros de diámetro, es un poco pequeño, aunque muchos NEO son más pequeños que eso y tienen lunares.
Pero tomemos el caso de Phoebe (luna), la luna más externa de cualquier tamaño. También está programada: gira Saturno en dirección opuesta a la rotación del planeta. Y tiene un período de rotación rápido de 9 h 16 min 55.2 segundos
Cálculo:
m = 8.292 * 10 ^ 18 kg (masa de Phoebe)
M = masa de Saturno = 5.68319 × 10 ^ 26 kg
a = eje semi mayor de Phoebe = 12,955,759 km
entonces r = 12,955,759 * (8.292 * 10 ^ 18 / (3 * 5.68319 × 10 ^ 26)) ^ (1/3)
= 21950.5 km.
Por lo tanto, su radio de colinas de 21,950.5 km es fácilmente lo suficientemente grande como para tener algunas lunas como 87 Sylvia. El diámetro de Phoebe es de 200 km (radio de 100 km).
Es altamente no esférico.
Pero por otro lado es realmente pequeño, radio de solo 100 km. No es como si una órbita a unos 15,000 km de distancia estuviera cerca de su superficie y se desviara a órbitas elípticas como sucede con la Luna. E Ida también es muy irregular y tiene una luna.
Entonces, ¿podría tener una pequeña luna, orbitando a una distancia de hasta 20,000 km? ¿Habría sido visto si tuviera uno?
Otro lugar obvio para buscar es Titán.
m = 1.3452 × 10 ^ 23 kg (masa de Titán)
M = masa de Saturno = 5.68319 × 10 ^ 26 kg
a = eje semi-mayor de Titán = 1,221,870 km
entonces r = 1,221,870 * (1.3452 × 10 ^ 23 / (3 * 5.68319 × 10 ^ 26)) ^ (1/3)
= 52.406 km.
Su radio es de 2.576 km. Entonces, un radio de colinas de 75,582 km da bastante espacio para una pequeña luna.
Dado que también es altamente esférico, puede parecer prometedor.
Pero está bloqueado por las mareas con Saturno, con una rotación lenta de 15.945 días, y otro factor que podría contar contra las lunares, puede tener un océano subsuperficial que podría conducir a efectos de marea más fuertes.
Aún así, parecería prometedor para una pequeña luna o anillo. Aunque no he visto ninguna sugerencia de que podría tener lunares o anillos.
Uno de los lugares más prometedores para mirar, REA
Un candidato prometedor es la luna Rhea de Saturno, su segunda luna más grande y muy lejos del planeta, y en un momento se pensó que tenía un sistema de anillos, con la mayor parte dentro de su esfera Hill. Si esto fuera cierto, sería la única luna conocida con un sistema de anillos, que podría considerarse como un montón de pequeñas lunares realmente pequeñas.
Impresión artística de los anillos de Rea.
Y esto muestra dónde está en relación con los anillos y las otras lunas, un largo camino, aunque no tan lejos como Titán:
Lamentablemente, observaciones posteriores para tratar de confirmar esto no encontraron evidencia de ningún sistema de anillo. “Una historia muy triste”: no hay anillos para Rhea después de todo
Pero el jurado aún no sabe si tiene un sistema de anillos que de alguna manera eludió el descubrimiento, o al menos tal vez lo hizo en el pasado, porque tiene estas intrigantes marcas azules en todo su ecuador, que pueden ser las marcas del anillo de órbita. material:
Si Rea tiene un sistema de anillos, entonces, al igual que Saturno, podría tener una luna de pastoreo fuera de él que ayuda a mantener el material en su lugar alrededor de la luna.
Rea es un candidato particularmente bueno porque es una luna casi esférica (por lo que no tiene el problema de la forma irregular), por lo que si no tiene Mascons como la Luna, las órbitas podrían ser muy estables a su alrededor. Y a pesar de estar bloqueado por la marea con Saturno con un período de 4 días, no es probable que tenga efectos de marea significativos en una pequeña luna a menos que tenga un océano subterráneo.
Hagamos nuestro cálculo de la esfera Hill para Rea para completar
Cálculo:
m = 2.306518 × 10 ^ 21 kg (masa de Rea)
M = masa de Saturno = 5.68319 × 10 ^ 26 kg
a = eje semi mayor de Phoebe = 527,108 km
entonces r = 527,108 * (2.306518 × 10 ^ 21 / (3 * 5.68319 × 10 ^ 26)) ^ (1/3)
= 5829.7 km.
Por lo tanto, su radio de esfera Hill es de 5829.7 km
El radio de Rea es de 763.8 km.
Período de rotación (sincrónico igual que el período orbital) 4.518212 días
De todos modos, ya sea que Rhea tenga un sistema de anillos o no, y si resulta que tiene una luna de pastoreo, en el modelado que hicieron para el sistema de anillos, resolvieron la física de todo y mostraron que dicho sistema podría ser estable durante la duración del sistema solar.
Entonces la respuesta es un SÍ definitivo, en teoría, ¡las lunas pueden tener lunares e incluso anillos!
Todavía no se sabe con certeza, pero existe una clara posibilidad de que Rhea al menos todavía, algún día, se demuestre que tiene una pequeña luna o incluso un escaso sistema de anillos.
QUE HAY DEL SISTEMA PLUTO
Esto es de actualidad con New Horizons haciendo un sobrevuelo a mediados de julio de 2015. ¿Podría descubrir una luna llena de luna?
Parecería bastante prometedor si las lunares se crean por colisión, ya que se mueve rápidamente en el cinturón de Kelper y se golpea a menudo con colisiones de alta velocidad, y ya tiene muchas lunas descubiertas.
Además, sus muchas lunas pueden haberse formado a partir de un sistema de anillos, como Saturno, y aún pueden tener anillos. Este es el resultado de una simulación reciente sobre la posibilidad de anillos de Plutón.
¿Sistema de anillos alrededor de Plutón?
Observe que el sistema binario en el medio despeja la parte central del anillo, pero más allá de eso, las órbitas son circulares.
Primera imagen en color de Plutón y Caronte tomada por New Horizons.
Hagamos primero nuestro cálculo de la esfera Hill para Charon
Cálculo:
m = 1.52 × 10 ^ 21 kg (masa de Charon)
M = masa del Plutón = 1.30900 × 10 ^ 22 kilogramos
a = eje semi-mayor 17,536 km
entonces r = 17,536 * (1.52 × 10 ^ 21 / (3 * 1.30900 × 10 ^ 22)) ^ (1/3)
= 5931.9 km.
Por lo tanto, su radio de esfera Hill es de 5931,9 km.
El radio de Charon es 603.5.
Periodo de rotación 6 d, 9 h, 17 m
Compara Rea:
Por lo tanto, su radio de esfera Hill es de 5829.7 km
El radio de Rea es de 763.8 km.
Período de rotación (sincrónico igual que el período orbital) 4.518212 días
Es un clon casi exacto en términos de esfera Hill.
Por lo tanto, parecería que si Rhea puede tener un sistema de anillos, posiblemente incluso una luna para pastorearlo, entonces Charon también podría, al menos sobre la base de su radio de esfera Hill. Aunque no puedo encontrar ninguna sugerencia de esto como una posibilidad en los artículos que leo.
Probemos también Hydra, la más externa de las lunas conocidas de Plutón:
Hidra (luna)
Cálculo:
m = 4.2 × 10 ^ 17 kg (masa de hidra)
M = masa del Plutón = 1.30900 × 10 ^ 22 kilogramos
a = eje semi mayor 64,749 km
entonces r = 64,749 * (4.2 × 10 ^ 17 / (1.30900 × 10 ^ 22)) ^ (1/3)
= 1426.6 km.
Por lo tanto, su radio de esfera Hill es de 1426.6 km.
El radio de Hydra es de 61 a 167 kilómetros.
Período de rotación desconocido
Es similar en tamaño a Ida, posiblemente más grande. Y la luna Dactyl de Ida estaba a solo 90 kilómetros del asteroide padre cuando fue fotografiada. Su órbita es desconocida, por lo que podría ser elíptica o circular.
Pero desde entonces se ha descubierto que muchos asteroides tienen lunas, en varias órbitas desde menos de un kilómetro hasta más de mil kilómetros del padre. Incluso el más distante en esa tabla, el asteroide Petit Prince de Eugenia, la primera luna de un asteroide que se descubre desde la Tierra, tiene una órbita de 1184 como su eje semi mayor, por lo que podría caber dentro del radio de la esfera Hill de Hydra.
Entonces, parece que Hydra podría tener fácilmente una luna como Ida, al menos en teoría.
243 Dactyl de luna de Ida
Tiene varias otras lunas diminutas ahora conocidas, Kerberos y Styx se han agregado a la lista.
Plutón: lunas
MOONLETAS BINARIAS
¿Qué pasa con las moonlets binarias, un par de moonlets, ambas del mismo tamaño entre sí?
Obtienes asteroides binarios, con dos lunares del mismo tamaño, más o menos.
Esta es una impresión artística del asteroide binario 90 Antiope.
Impresión artística del doble asteroide Antiope producido por el Observatorio Europeo Austral (ESO) .
Imagen de óptica adaptativa de 90 Antiope tomada por el Observatorio WM Keck en 2000
Algunos asteroides binarios son realmente pequeños. Aquí están
Imágenes de radar de 1937 UB (Hermes) tomadas en 2013
Esta vez las dos lunas son realmente pequeños 300-450 metros. (Dado que ninguno es notablemente más grande que el otro, creo que tengo que llamarlos dos moonlets).
Y la separación de los dos es de solo 1200 metros (1.2 km).
En el caso de los asteroides, aproximadamente el 15% de los asteroides cercanos a la Tierra son binarios. Se sugirieron varios mecanismos, y – parecen procesos que también podrían aplicarse a las lunas con una gran esfera de Hill, si hay otros objetos alrededor que podrían golpearlos. Incluyendo: impactos importantes con un asteroide donde el cuerpo principal se divide en varias partes, que luego se juntan para formar varios cuerpos en lugar del cuerpo único original. O un impacto que no separa el cuerpo por completo, sino que expulsa suficiente material de un cráter para que parte de la nube de material creado se junte para formar una sola luna que termina en órbita a su alrededor. Consulte este documento sobre sistemas binarios y múltiples de asteroides.
De nuevo, por analogía con los asteroides que a menudo tienen lunares, Plutón con su complejo sistema lunar y la situación en la que está sujeto a los desechos entrantes de alta velocidad del material en el cinturón de Kuiper, tal vez por diversión, puedo aventurar una especulación salvaje de que Horizons podría solo encuentra una luna doble o una luna con un moonlet :).
Tal vez pueda detectar una pequeña luna de Charon, o de lo contrario, que una de las lunas más externas es una luna binaria.
Es solo una idea divertida :). No he visto ninguna especulación sobre esto de ninguna manera. Diga si sabe algo sobre esta posibilidad. ¿Hay algo que lo haga improbable?
¿Qué piensas, crees que existe la posibilidad de que algunas de las lunas de nuestro sistema solar, como la Rea de Saturno, puedan tener lunas o anillos sin descubrir? ¿Crees que hay alguna posibilidad de que el sistema de Plutón pueda tener una luna con una luna o un anillo de algún tipo?
ACTUALIZACIÓN EN HYDRA
Hydra resultó no tener luna, al menos no de ningún tamaño. Pero es algo binario en apariencia.
KERBEROS
Kerberos fue una gran sorpresa. pensaban que estaba oscuro, en la medida en que era un enigma cómo podía estar tan oscuro. Pero resulta que es brillante, y probablemente un “contacto binario” como el cometa 67P.
Imagen de Nuevos Horizontes de Kerberos. Su brillo es desconcertante ya que, a primera vista, parece implicar que es absurdamente denso, mucho más denso que un meteorito de hierro, muchas veces más denso que el plomo. Entonces, eso es más denso incluso que el platino. Tal vez hay algo que no se tiene en cuenta en los cálculos de gravedad como lo sugirió el autor del artículo original que predijo un Kerberos oscuro. Moonlet
Como de costumbre, si detecta algún error en algo de esto, asegúrese de decirlo o cualquier cosa que deba corregirse. ¡Gracias!
He publicado una copia de esto en mi blog de Science20 como Can Moons Have Moonlets? O anillos?
Ahora puede obtener esto como un libro de texto junto con muchas otras respuestas en una línea similar, como parte de
Preguntas simples en astronomía: respuestas sorprendentes
O como un libro de texto separado para este solo:
Moonlets of Moons? ¿O lunas con anillos ?: ¿Pueden las lunas tener lunares o anillos ?, Robert Walker – Amazon.com
