En el sistema solar hay un sol - en el centro - muchos planetas, asteroides, objetos del cinturón de Kuiper y satélites, también son lunas. Aunque la mayoría de los planetas tienen satélites, y algunos objetos del cinturón de Kuiper e incluso los asteroides también tienen sus propios satélites, no se conocen "satélites de satélites" entre ellos. O no tenemos suerte, o las reglas fundamentales y extremadamente importantes de la astrofísica complican su formación y existencia.
Cuando todo lo que necesita tener en cuenta es un objeto masivo en el espacio, las cosas parecen bastante sencillas. La gravedad será la única fuerza de trabajo, y puede colocar cualquier objeto en una órbita estable elíptica o circular a su alrededor. Bajo este escenario, parece que estará en su posición para siempre. Pero aquí entran en juego otros factores:
- el objeto puede tener una especie de atmósfera o un "halo" difuso de partículas alrededor;
- el objeto no estará necesariamente estacionario, sino que girará, probablemente rápidamente, alrededor de un eje;
norte
- este objeto no estará necesariamente aislado como pensaba originalmente.
Las fuerzas de las mareas que actúan sobre Encelado, la luna de Saturno, son suficientes para arrancar su corteza de hielo y calentar los intestinos, de modo que el océano subsuperficial haga erupción a cientos de kilómetros en el espacio.
El primer factor, la atmósfera, solo tiene sentido como último recurso. Por lo general, un objeto que orbita un mundo masivo y sólido sin atmósfera solo necesitará evitar la superficie del objeto y permanecerá indefinidamente. Pero si la atmósfera, incluso una increíblemente difusa, aumenta, cualquier cuerpo en órbita tendrá que lidiar con los átomos y partículas que rodean la masa central.
Aunque normalmente pensamos que nuestra atmósfera tiene un "fin" y que el espacio comienza a cierta altitud, la realidad es que la atmósfera simplemente se seca a medida que se asciende más y más. La atmósfera de la Tierra se extiende por muchos cientos de kilómetros; incluso la Estación Espacial Internacional saldrá de órbita y arderá si no la impulsamos constantemente. Según los estándares del sistema solar, un cuerpo en órbita debe estar a cierta distancia de cualquier masa para permanecer "seguro".
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No importa si se trata de un satélite artificial o natural; si orbita un mundo con una atmósfera sustancial, se desorbitará y caerá sobre el mundo más cercano. Todos los satélites en órbita terrestre baja lo harán, al igual que el satélite de Marte Phobos.
Además, el objeto puede girar. Esto se aplica tanto a una masa grande como a una más pequeña que gira alrededor de la primera. Hay un punto "estable" en el que ambas masas están bloqueadas por mareas (es decir, siempre enfrentadas entre sí en un lado), pero cualquier otra configuración creará un "par". Esta torsión hará que ambas masas se muevan hacia adentro (si la rotación es lenta) o hacia afuera (si la rotación es rápida). En otros mundos, la mayoría de los satélites no nacen en condiciones ideales. Pero hay un factor más que debemos considerar antes de sumergirnos de lleno en el problema del "satélite de satélites".
El modelo Plutón-Caronte muestra dos masas principales que giran una alrededor de la otra. Un sobrevuelo de los "Nuevos Horizontes" mostró que Plutón o Caronte no tienen satélites internos en relación con sus órbitas mutuas.
El hecho de que el objeto no esté aislado es de gran importancia. Es mucho más fácil mantener un objeto en órbita cerca de una sola masa, como una luna cerca de un planeta, un pequeño asteroide cerca de uno grande o Caronte cerca de Plutón, que mantener un objeto en órbita cerca de una masa que orbita una masa diferente. Este es un factor importante y no pensamos mucho en ello. Pero veámoslo por un segundo desde la perspectiva de nuestro más cercano al Sol, el planeta sin luna Mercurio.
Mercurio gira alrededor de nuestro Sol con relativa rapidez y, por lo tanto, las fuerzas gravitacionales y de marea que actúan sobre él son muy grandes. Si algo más girara en torno a Mercurio, habría muchos más factores adicionales.
1. El "viento" del Sol (una corriente de partículas salientes) chocaría contra Mercurio y un objeto cercano a él, sacándolos de su órbita.
2. El calor que el Sol otorga a la superficie de Mercurio puede provocar la expansión de la atmósfera de Mercurio. A pesar de que Mercurio no tiene aire, las partículas en la superficie se calientan y se lanzan al espacio, creando una atmósfera tenue.
3. Finalmente, hay una tercera masa que quiere conducir al bloqueo final de las mareas: no solo entre la masa baja y Mercurio, sino también entre Mercurio y el Sol.
Por lo tanto, para cualquier luna de Mercurio, hay dos ubicaciones extremas.
Cada planeta que orbita una estrella será más estable cuando la marea se bloquee con ella: cuando sus períodos orbital y de rotación coincidan. Si agrega otro objeto a la órbita del planeta, su órbita más estable se bloqueará mutuamente por marea con el planeta y la estrella cerca de L2
Si el satélite está demasiado cerca de Mercurio por varias razones:
- no gira lo suficientemente rápido para su distancia;
- Mercurio no está girando lo suficientemente rápido como para estar bloqueado por la marea con el Sol;
norte
- susceptible a la desaceleración del viento solar;
- estará sujeto a una fricción significativa de la atmósfera de Mercurio, - Eventualmente caerá a la superficie de Mercurio.
Cuando un objeto choca con un planeta, puede levantar escombros y hacer que se formen lunas cercanas. Así apareció la Luna de la Tierra y también aparecieron los satélites de Marte y Plutón.
Por el contrario, corre el riesgo de ser expulsado de la órbita de Mercurio si el satélite está demasiado lejos y se aplican otras consideraciones:
- el satélite gira demasiado rápido para su distancia;
- Mercurio gira demasiado rápido para ser bloqueado por la marea con el Sol;
- el viento solar da velocidad adicional al satélite;
- la interferencia de otros planetas expulsa al satélite;
- el calentamiento del Sol da energía cinética adicional a un satélite definitivamente pequeño.
Dicho esto, tenga en cuenta que muchos planetas tienen sus propias lunas. Aunque un sistema de tres cuerpos nunca será estable, a menos que ajuste su configuración a los criterios ideales, seremos estables durante miles de millones de años en las condiciones adecuadas. Aquí hay algunas condiciones que facilitarán la tarea:
1. Tome un planeta / asteroide de modo que la mayor parte del sistema se aleje significativamente del Sol, de modo que el viento solar, los destellos de luz y las fuerzas de marea del Sol sean insignificantes.
2. Para que el satélite de este planeta / asteroide esté lo suficientemente cerca del cuerpo principal para que no cuelgue gravitacionalmente y no sea expulsado accidentalmente durante otras interacciones gravitacionales o mecánicas.
3. Que el satélite de este planeta / asteroide estaba lo suficientemente lejos del cuerpo principal para que las fuerzas de marea, la fricción u otros efectos no llevaran a acercarse y fusionarse con el cuerpo principal.
Como habrás adivinado, hay una "dulce diana" en la que la luna puede existir cerca del planeta: varias veces más allá del radio del planeta, pero lo suficientemente cerca como para que el período orbital no sea demasiado largo y aún significativamente más corto que el período orbital del planeta en relación con la estrella. Entonces, si se toma todo esto en conjunto, ¿dónde están los satélites de los satélites en nuestro sistema solar?
Los asteroides en el cinturón principal y los troyanos cerca de Júpiter pueden tener sus propios satélites, pero ellos mismos no se consideran como tales.
Lo más cercano que tenemos son los asteroides troyanos con sus propios satélites. Pero como no son "satélites" de Júpiter, esto no es del todo apropiado. ¿Entonces que?
La respuesta corta: es poco probable que encontremos algo así, pero hay esperanza. Los mundos gigantes de gas son relativamente estables y lo suficientemente lejos del Sol. Tienen muchos satélites, muchos de los cuales están bloqueados por mareas con su mundo padre. Las lunas más grandes serán las mejores candidatas para satélites. Ellos deberían ser:
- lo más masivo posible;
- relativamente alejado del cuerpo principal para minimizar el riesgo de colisión;
- no demasiado lejos para no ser expulsado;
- y - esto es nuevo - bien separado de otras lunas, anillos o satélites que podrían alterar el sistema.
¿Qué lunas de nuestro sistema solar son las más adecuadas para adquirir sus propios satélites?
- Calisto, la luna de Júpiter: la más externa de todas las grandes lunas de Júpiter. Calisto, que está a 1.883.000 kilómetros de distancia, también tiene un radio de 2.410 kilómetros. Viaja alrededor de Júpiter en 16,7 días y tiene una velocidad de escape significativa de 2,44 km / s.
- Ganímedes, la luna de Júpiter: la luna más grande del sistema solar (radio de 2634 km). Ganímedes está muy lejos de Júpiter (1.070.000 kilómetros), pero no lo suficiente. Tiene la velocidad de escape más rápida de todos los satélites del sistema solar (2,74 km / s), pero el sistema densamente poblado del planeta gigante hace que sea extremadamente difícil para los satélites de Júpiter adquirir satélites.
- Jápeto, luna de Saturno: no muy grande (734 kilómetros de radio), pero bastante distante de Saturno, a 3.561.000 kilómetros a una distancia media. Está bien separado de los anillos de Saturno y de otras grandes lunas del planeta. El único problema es su pequeña masa y tamaño: la velocidad de escape es de solo 573 metros por segundo.
- El satélite de Urano Titania: con un radio de 788 kilómetros, el satélite más grande de Urano está a 436.000 kilómetros de Urano y completa su órbita en 8,7 días.
- Oberón, satélite de Urano: la segunda luna más grande (761 kilómetros), pero la más distante (584.000 kilómetros), completa su órbita alrededor de Urano en 13,5 días. Oberon y Titania, sin embargo, están peligrosamente cerca el uno del otro, por lo que es poco probable que la "luna de la luna" aparezca entre ellos.
- Satélite de Neptuno Triton: este objeto capturado del cinturón de Kuiper es enorme (1355 km de radio), lejos de Neptuno (355.000 km) y masivo; el objeto necesita moverse a una velocidad de más de 1,4 km / s para salir del campo de atracción de Tritón. Quizás este sea nuestro mejor candidato para el derecho a poseer su propio satélite.
Tritón, la luna más grande de Neptuno y un objeto capturado del cinturón de Kuiper, podría ser nuestra mejor apuesta para una luna con su propia luna. Pero la Voyager 2 no vio nada.
Con todo esto, hasta donde sabemos, no hay satélites en nuestro sistema solar con satélites propios. Quizás nos equivoquemos y los encontremos en el extremo más alejado del cinturón de Kuiper o incluso en la nube de Oort, donde los objetos son una moneda de diez centavos la docena.
La teoría dice que esos objetos pueden existir. Esto es posible, pero requiere condiciones muy específicas. En cuanto a nuestras observaciones, aún no han aparecido en nuestro sistema solar. Pero quién sabe: el universo está lleno de sorpresas. Y cuanto mejores sean nuestras capacidades de búsqueda, más sorpresas encontraremos. Nadie se sorprenderá si la próxima gran misión a Júpiter (u otros gigantes gaseosos) encuentra un satélite cerca de un satélite. El tiempo dirá.
ILYA KHEL
