Pregúntele a Ethan No. 97: ¿Pueden las lunas tener lunas?

Frutos dispersos. Recogido desaparece.
- Heráclito

Al pensar en el sistema solar, imagina planetas y otros objetos que orbitan una estrella central, con lunas (y otros satélites) que orbitan estos gigantes mundos rocosos o helados. ¿Pero puede haber niveles adicionales? ¿Pueden los satélites girar alrededor de las lunas, y si es así, dónde están? Esta semana, un kilobug recibe una respuesta a una pregunta, preguntando:

en el sistema solar, hasta donde yo sé, no hay "luna por luna", algo así como un asteroide orbitando la luna del planeta. ¿Hay alguna razón para esto (por ejemplo, inestabilidad orbital)? ¿O es raramente el caso?

Pensemos en una masa separada que gira en el espacio. Todo es simple aquí. Hay un campo gravitacional de este objeto generado por su masa. Gira el espacio a su alrededor y hace que todo lo que está cerca lo atraiga. Si no hubiera nada más que la gravedad, se podría colocar cualquier objeto en una órbita elíptica o circular estable, donde rotaría para siempre.

Pero hay otros factores, que incluyen:
• La presencia de una atmósfera de objeto, "halo" disperso de partículas.
• La estacionalidad opcional del objeto, la posible presencia de rotación, posiblemente rápida.
• Aislamiento opcional del objeto.



La atmósfera afecta en los casos más extremos. Por lo general, un objeto que orbita un mundo sólido masivo sin una atmósfera solo tendría que evitar la superficie del objeto, y dicha rotación puede durar para siempre.

Pero si agrega la atmósfera, aunque sea muy rara, cualquier cuerpo en órbita interactuará con los átomos y partículas que rodean la masa central. A pesar de que nos parece que nuestra atmósfera tiene una "ventaja" y el espacio comienza a cierta altura, de hecho, la atmósfera se enrarece cada vez más a alturas cada vez mayores. La atmósfera de la Tierra se extiende cientos de kilómetros. Incluso la ISS algún día declinará y arderá si no lo empuja.



En las escalas de tiempo del sistema solar, medido en miles de millones de años, los cuerpos que se mueven en órbita deben estar lo suficientemente lejos de la masa alrededor de la cual se vuelven "seguros".



El objeto puede rotar. Esto sucede con las masas grandes y las masas pequeñas que giran en torno a las grandes. Hay un estado "estable" en el que ambas masas están conectadas mutuamente por la marea (ambos cuerpos están girados entre sí por un lado), pero los momentos de torsión aparecerán en cualquier otra configuración. Estos momentos pueden llevar al hecho de que los objetos caerán en espiral o se separarán. En otras palabras, la mayoría de los satélites no comienzan la vida en una configuración perfecta.

Pero para una descripción completa de la situación "luna por luna", se debe tener en cuenta uno más, el factor más complejo.



Los objetos no están aislados, y esto es muy importante. Es muy simple hacer que el objeto gire alrededor de un cuerpo masivo, como la luna alrededor del planeta, un pequeño asteroide alrededor de uno grande, Charon alrededor de Plutón, es decir, hacer que el objeto gire alrededor de otro, que a su vez gira alrededor mas masivo Por lo general, no tomamos en cuenta este factor. Pero piénselo con el ejemplo de nuestro planeta más interno, Mercurio.



Mercurio gira relativamente rápido alrededor del Sol, por lo que las fuerzas gravitatorias y de marea que actúan sobre él son excelentes. Si algo más girara en torno a Mercurio, tendrían que tenerse en cuenta muchos factores adicionales:
1. El viento solar (flujo de partículas) se reuniría con Mercurio y su satélite, cambiando sus órbitas.
2. El calor del sol puede conducir a una expansión de la atmósfera de Mercurio. Y aunque no tiene aire, las partículas de la superficie se calientan y son arrojadas al espacio, creando una atmósfera insignificante pero no despreciable.
3. Hay una tercera masa, que se esfuerza no solo por unir Mercurio y su satélite, sino también Mercurio y el Sol.

Esto significa que hay dos opciones para el satélite de Mercurio.



Si el satélite está demasiado cerca de Mercurio, a saber:
• el satélite no gira lo suficientemente rápido,
• Mercurio no gira lo suficientemente rápido como para estar conectado al Sol por fuerzas de marea,
• el satélite disminuye la velocidad por el viento solar,
• el satélite frena en la atmósfera de Mercurio,

tarde o temprano caerá sobre Mercurio .



Por otro lado, un objeto correría el riesgo de ser lanzado fuera de la órbita alrededor de Mercurio si estuviera demasiado lejos, o:
• el objeto giraría demasiado rápido,
• Mercurio giraría demasiado rápido,
• El viento solar le daría al objeto una velocidad adicional,
• la gravedad de los demás los planetas afectarían el objeto,
• el calentamiento del Sol agregó una pequeña cantidad de energía cinética a un satélite pequeño.



Dado todo lo anterior, recordamos que hay planetas con lunas. Y aunque el sistema de tres cuerpos no será estable, a menos que lo incorpore a la configuración mencionada, en las condiciones adecuadas, la estabilidad se puede lograr a intervalos de miles de millones de años, y eso es todo lo que necesitamos. Hay condiciones que facilitan nuestra tarea:
1. Retire el planeta / asteroide, que es el cuerpo masivo principal, lejos del Sol, de modo que el viento solar, las erupciones y las fuerzas de marea sean pequeñas.
2. Acercar el satélite de nuestro cuerpo celeste al cuerpo para que esté fuertemente unido gravitacionalmente y no sea atraído por interacciones gravitacionales o mecánicas externas.
3. Al mismo tiempo, el satélite debe mantenerse lo suficientemente alejado del cuerpo principal para que las fuerzas de marea, las fuerzas de fricción y otras influencias no conduzcan a su colisión mutua.



Es posible que haya adivinado que para la luna hay una "disposición correcta": una distancia varias veces mayor que el radio del planeta, pero no tan fuerte como para que el período de revolución sea largo. El período de revolución alrededor del planeta debería ser mucho más corto que el período de revolución del planeta alrededor de la estrella.

Dado todo esto, ¿por qué no vemos satélites en las lunas de nuestro sistema solar? Los asteroides troyanos con sus satélites personales



reclaman este papel mejor , pero como no son lunas de Júpiter, esto es algo diferente. Entonces que? Si es más simple, lo más probable es que no veamos esto, pero hay esperanza. Los gigantes gaseosos son bastante estables y lejos del sol. Tienen muchas lunas, muchas de las cuales son mareas del mundo de los padres. Las lunas grandes son las más adecuadas para poseer satélites. Los mejores candidatos son: • lo más pesado posible, • relativamente lejos del cuerpo celeste principal para minimizar la caída, • lo suficientemente cerca como para ser arrancado de la órbita,





• suficientemente separados de otras lunas, anillos y satélites, lo que puede provocar perturbaciones en el sistema.



¿Cuáles son los principales candidatos para lunas en nuestro sistema solar, capaces de tener sus propios satélites estables?
• Calisto, luna de Júpiter. El más lejano de todos los satélites principales, remoto a 1,883,000 km, y con un gran radio de 2,410 km. Un período de circulación suficientemente largo de 16,7 días y una velocidad de fuga bastante grande, 2,44 km / s.
• Ganímedes, luna de Júpiter. La luna más grande del sistema solar (radio 2 634 km). Está a 1.070.000 km de Júpiter, quizás no muy lejos, eso es dos tercios de la distancia de Júpiter a Europa. La mayor velocidad de fuga entre todas las lunas del Sistema Solar (2,74 km / s), pero el sistema de Júpiter superpoblado hace que las posibilidades de poseer tus propias lunas sean pequeñas.
• Jápeto, luna de Saturno. Pequeño, 734 km, pero alejado de Saturno a 3,561,000 km. Muy lejos de los anillos de Saturno y separado del resto de las grandes lunas. Menos en su pequeña masa y tamaño: la velocidad fuera de control es de solo 573 m / s.
• Titania, la luna de Urano. La mayor de sus lunas, con un radio de 788 km, se encuentra a 436,000 km de Urano, con un período de circulación de 8.7 días.
• Oberon, la luna de Urano. La segunda luna más grande (761 km), la más distante (584 000 km), el período de revolución 13.5 días. Pero Oberón y Titán están demasiado cerca el uno del otro para permitir la combinación de "luna por luna".
• Tritón, luna de Neptuno. Un gran objeto capturado del cinturón de Kuiper, un radio de 1,355 km, está a 355,000 km de Neptuno y es enorme. Velocidad de embalamiento - 1.4 km / s. Él sería mi mejor candidato para la luna del planeta, que tiene su propio satélite natural.



Pero todavía no esperaría a tal fenómeno. Las condiciones para la aparición y preservación de la "luna por la luna" presentan dificultades significativas, si recuerdas cuántos objetos que pueden interferir con la gravedad existen cerca de los gigantes gaseosos. En el caso de aceptar apuestas, apostaría por Iapetus y Tritón, ya que están más lejos que otros de sus mundos, aislados de cuerpos masivos, y la velocidad de escape de su superficie es bastante alta.

Pero aunque tales configuraciones nos son desconocidas. Quizás todos estos argumentos son incorrectos, y deberíamos buscar objetos en los bordes lejanos del cinturón de Kuiper, o incluso en la nube de Oort, donde hay mayores posibilidades para nuestro sistema solar.



Hasta donde sabemos, estos objetos pueden existir. Es posible, pero requiere condiciones especiales. Nuestras observaciones hasta ahora sugieren que tales condiciones no ocurren en los sistemas solares. Pero es imposible decirlo con certeza: el Universo está lleno de sorpresas. Y con el aumento de nuestras capacidades de búsqueda, nuestros hallazgos aumentarán. ¡No me sorprendería mucho si la próxima misión a Júpiter u otros gigantes gaseosos descubriera tal fenómeno!

¿Es posible que existan lunas en lunas, y para abrirlas solo necesita buscar en el lugar correcto?

Source: https://habr.com/ru/post/es398235/