Planeta doble

A definition proposed in the Astronomical Journal calls for both bodies to individually satisfy an orbit-clearing criterion in order to be called a double planet.^[5]

One important consideration for defining "double planets" is the ratio of the masses of the two bodies. A mass ratio of 1 would indicate bodies of equal mass, and bodies with mass ratios closer to 1 are more attractive to label as "doubles".^[6] Using this definition, the satellites of Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune can all easily be excluded; they all have masses less than 0.00025 (1⁄4000) of the planets around which they revolve. Some dwarf planets, too, have satellites substantially less massive than the dwarf planets themselves.

The most notable exception is the Pluto–Charon system. The Charon-to-Pluto mass ratio of 0.122 (≈ 1⁄8) is close enough to 1 that Pluto and Charon have frequently been described by many scientists as "double dwarf planets" ("double planets" prior to the 2006 definition of "planet"). The International Astronomical Union (IAU) earlier classified Charon as a satellite of Pluto, but had also explicitly expressed the willingness to reconsider the bodies as double dwarf planets in the future.^[7] However, a 2006 IAU report classified Charon–Pluto as a double planet.^[8]

The Moon-to-Earth mass ratio of 0.01230 (≈ 1⁄81) is also notably close to 1 when compared to all other satellite-to-planet ratios. Consequently, some scientists view the Earth–Moon system as a double planet as well, though this is a minority view. Eris's lone satellite, Dysnomia, has a radius somewhere around 1⁄4 that of Eris; assuming similar densities (Dysnomia's compositional make-up may or may not differ substantially from Eris's), the mass ratio would be near 1⁄40, a value intermediate to the Moon–Earth and Charon–Pluto ratios.

Actualmente, la definición más comúnmente propuesta para un sistema de planetas dobles es aquella en la que el baricentro , alrededor del cual orbitan ambos cuerpos, se encuentra fuera de ambos cuerpos. ^{[ 9 ]} Según esta definición, Plutón y Caronte son planetas enanos dobles, ya que orbitan un punto claramente fuera de Plutón, como se puede apreciar en las animaciones creadas a partir de imágenes de la sonda espacial New Horizons en junio de 2015.

Según esta definición, el sistema Tierra-Luna no es actualmente un sistema planetario doble; si bien la Luna tiene la masa suficiente para provocar que la Tierra realice una revolución perceptible alrededor de su centro de masa, este punto se encuentra dentro del territorio terrestre. Sin embargo, la Luna se aleja de la Tierra a una velocidad aproximada de 3,8 cm (1,5 pulgadas) por año; dentro de unos miles de millones de años, el centro de masa del sistema Tierra-Luna estará fuera de la Tierra, lo que lo convertiría en un sistema planetario doble.  

El centro de masa del sistema Júpiter-Sol se encuentra fuera de la superficie del Sol, aunque afirmar que Júpiter y el Sol son una estrella doble no es análogo a afirmar que Plutón-Caronte es un sistema enano doble. Júpiter es demasiado ligero para ser un fusor ; si fuera trece veces más pesado, alcanzaría la fusión del deuterio y se convertiría en una enana marrón . ^{[ 10 ]}

Isaac Asimov sugirió una distinción entre estructuras planeta-luna y planeta doble basada en parte en lo que llamó un valor de " tira y afloja ", que no considera sus tamaños relativos. ^{[ 11 ]} Esta cantidad es simplemente la relación entre la fuerza ejercida sobre el cuerpo más pequeño por el cuerpo más grande (primario) y la fuerza ejercida sobre el cuerpo más pequeño por el Sol. Se puede demostrar que esto es igual a

$${\displaystyle {\text{valor de tira y afloja}}={\frac {m_{\mathrm {p} }}{m_{\mathrm {s} }}}\cdot \left({\frac {d_{\mathrm {s} }}{d_{\mathrm {p} }}}\right)^{2}}$$

donde m _p es la masa del cuerpo primario (el cuerpo más grande), m _s es la masa del Sol, d _s es la distancia entre el cuerpo más pequeño y el Sol, y d _p es la distancia entre el cuerpo más pequeño y el cuerpo primario. ^{[ 11 ]} El valor de tira y afloja no depende de la masa del satélite (el cuerpo más pequeño).

Esta fórmula refleja la relación entre los efectos gravitacionales del cuerpo más pequeño y del Sol sobre el cuerpo más pequeño. El valor de la fuerza de atracción gravitatoria de Titán , la luna de Saturno , es de 380, lo que significa que la atracción de Saturno sobre Titán es 380 veces mayor que la del Sol. Este valor se puede comparar con el de Febe , la luna de Saturno , que tiene un valor de tan solo 3,5; es decir, la atracción de Saturno sobre Febe es solo 3,5 veces mayor que la del Sol.

Asimov calculó valores de fuerza de atracción gravitatoria para varios satélites de los planetas. Demostró que incluso el gigante gaseoso más grande, Júpiter, ejercía una fuerza de atracción gravitatoria ligeramente superior a la del Sol sobre sus satélites exteriores capturados, algunos con valores de fuerza de atracción gravitatoria no mucho mayores que uno. En casi todos los cálculos de Asimov, el valor de fuerza de atracción gravitatoria resultó ser mayor que uno, por lo que en esos casos el Sol pierde la atracción gravitatoria con los planetas. La única excepción fue la Luna de la Tierra, donde el Sol gana la atracción gravitatoria con un valor de 0,46, lo que significa que la fuerza de atracción de la Tierra sobre la Luna es menos de la mitad de la del Sol. Asimov incluyó este hallazgo junto con sus otros argumentos para considerar a la Tierra y la Luna como un sistema planetario binario. ^{[ 11 ]}

Podríamos considerar a la Luna, entonces, no como un verdadero satélite de la Tierra ni como uno capturado, sino como un planeta por derecho propio, que se mueve alrededor del Sol en sincronía con la Tierra. Desde dentro del sistema Tierra-Luna, la forma más sencilla de visualizar la situación es imaginar que la Luna gira alrededor de la Tierra; pero si dibujáramos las órbitas de la Tierra y la Luna alrededor del Sol a escala exacta, veríamos que la órbita de la Luna es cóncava hacia el Sol en todas partes. Siempre está "cayendo" hacia el Sol. Todos los demás satélites, sin excepción, se "alejaban" del Sol en parte de sus órbitas, atrapados como están por la atracción gravitatoria superior de sus planetas principales , pero no la Luna. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ Nota al pie 1 ]} 

Para una explicación más detallada, consulte la sección "Trayectoria de la Tierra y la Luna alrededor del Sol " en el artículo "Órbita de la Luna".

Esta definición de planeta doble depende de la distancia del par al Sol. Si el sistema Tierra-Luna orbitara más lejos del Sol de lo que lo hace ahora, la Tierra ganaría la competencia por el poder de atracción. Por ejemplo, en la órbita de Marte, el valor de la competencia por el poder de atracción de la Luna sería de 1,05. Además, varias lunas diminutas descubiertas desde la propuesta de Asimov calificarían como planetas dobles según este argumento. Las pequeñas lunas exteriores de Neptuno, Neso y Psamathe , por ejemplo, tienen valores de competencia por el poder de atracción de 0,42 y 0,44, menores que los de la Luna de la Tierra. Sin embargo, sus masas son minúsculas en comparación con la de Neptuno, con una proporción estimada de 1,5 × 10⁻¹².⁻⁹ ( 1 ⁄ 700 000 000 ) y 0,4 × 10⁻⁹ ( 1 ⁄ 2.500.000.000 ).

Una última consideración es la forma en que los dos cuerpos llegaron a formar un sistema. Se cree que tanto el sistema Tierra-Luna como el sistema Plutón-Caronte se formaron como resultado de impactos gigantescos : un cuerpo impactó contra otro, dando lugar a un disco de escombros, y mediante acreción, se formaron dos cuerpos nuevos o uno nuevo, mientras que el cuerpo más grande permaneció (aunque modificado). Sin embargo, un impacto gigante no es condición suficiente para que dos cuerpos sean "planetas dobles", ya que tales impactos también pueden producir pequeños satélites, como los cuatro pequeños satélites exteriores de Plutón.

Una hipótesis ahora abandonada sobre el origen de la Luna se denominaba "hipótesis del doble planeta"; la idea era que la Tierra y la Luna se formaron en la misma región del disco protoplanetario del Sistema Solar , formando un sistema bajo interacción gravitacional. Esta idea también es una condición problemática para definir dos cuerpos como "planetas dobles" porque los planetas pueden "capturar" lunas mediante interacción gravitacional. Por ejemplo, se cree que las lunas de Marte ( Fobos y Deimos ) son asteroides capturados hace mucho tiempo por Marte . Tal definición también consideraría a Neptuno-Tritón como un doble planeta, ya que Tritón era un cuerpo del cinturón de Kuiper del mismo tamaño y composición similar a Plutón, capturado posteriormente por Neptuno .