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Satélite natural

La Luna orbitando alrededor de la Tierra (observada por el Observatorio Climático del Espacio Profundo ). Un satélite natural es, en su uso más común, un cuerpo astronómico que ...

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La Luna orbitando alrededor de la Tierra (observada por el Observatorio Climático del Espacio Profundo ).

Un satélite natural es, en su uso más común, un cuerpo astronómico que orbita un planeta , un planeta enano o un cuerpo pequeño del Sistema Solar (o a veces otro satélite natural). Coloquialmente, a los satélites naturales se les llama lunas , por analogía con la Luna , el satélite natural de la Tierra. En español, «Moon» con mayúscula inicial se refiere al satélite de la Tierra, mientras que «moon» con minúscula se usa genéricamente para referirse a los satélites naturales.

En el Sistema Solar , existen seis sistemas planetarios con satélites , que en total comprenden 455 satélites naturales con órbitas confirmadas. Siete objetos comúnmente considerados planetas enanos por los astrónomos también tienen satélites naturales: Orcus , Plutón , Haumea , Quaoar , Makemake , Gonggong y Eris . [ 1 ] Incluyendo los siete mencionados, se conocen 625 planetas menores con satélites naturales . [ 2 ]

Terminología

El primer satélite natural conocido fue la Luna , pero se la consideró un "planeta" hasta la introducción de De revolutionibus orbium coelestium por Copérnico en 1543. Hasta el descubrimiento de los satélites galileanos en 1610 no existía la posibilidad de referirse a tales objetos como una clase. Galileo optó por referirse a sus descubrimientos como Planetæ ("planetas"), pero descubridores posteriores eligieron otros términos para distinguirlos de los objetos que orbitaban. [ 3 ]

El primero en utilizar el término satélite para describir cuerpos en órbita fue el astrónomo alemán Johannes Kepler en su panfleto Narratio de Observatis a se quatuor Iouis satellitibus erronibus ("Narración sobre cuatro satélites de Júpiter observados") en 1610. Derivó el término de la palabra latina satelles , que significa "guardián", "acompañante" o "compañero", porque los satélites acompañaban a su planeta principal en su viaje a través de los cielos. [ 4 ]

El término satélite se convirtió así en el término habitual para referirse a un objeto que orbita un planeta, ya que evitaba la ambigüedad de «luna». Sin embargo, en 1957, el lanzamiento del objeto artificial Sputnik generó la necesidad de una nueva terminología. [ 4 ] Los términos satélite artificial y luna artificial fueron rápidamente abandonados en favor del más sencillo «satélite» . En consecuencia, el término se ha asociado con objetos artificiales que viajan al espacio.

Debido a este cambio de significado, el término «luna» , que se había seguido utilizando de forma genérica en obras de divulgación científica y ficción, ha recuperado prestigio y ahora se usa indistintamente con «satélite natural» , incluso en artículos científicos. Cuando es necesario evitar la ambigüedad de la confusión con la Luna, el satélite natural de la Tierra, y los satélites naturales de los demás planetas, por un lado, y los satélites artificiales, por otro, se utiliza el término « satélite natural » (usando «natural» en sentido opuesto a «artificial»). Para evitar aún más la ambigüedad, la convención es escribir con mayúscula la palabra «Luna» cuando se refiere al satélite natural de la Tierra (un nombre propio ), pero no cuando se refiere a otros satélites naturales ( nombres comunes ).

Muchos autores definen "satélite" o "satélite natural" como aquel que orbita algún planeta o planeta menor, sinónimo de "luna"  ; según esta definición, todos los satélites naturales son lunas, pero la Tierra y otros planetas no lo son. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Algunos autores recientes definen "luna" como "un satélite de un planeta o planeta menor" y "planeta" como "un satélite de una estrella"  ; estos autores consideran a la Tierra como un "satélite natural del Sol". [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

Definición de luna

Comparación de tamaños entre la Tierra y la Luna.

No existe un límite inferior establecido para lo que se considera una "luna". Todo cuerpo celeste natural con una órbita identificada alrededor de un planeta del Sistema Solar , algunos tan pequeños como un kilómetro de diámetro, se ha considerado una luna, [ 11 ] aunque los objetos de una décima parte de ese tamaño dentro de los anillos de Saturno, que no se han observado directamente, se han denominado lunas pequeñas . Las pequeñas lunas de asteroides (satélites naturales de asteroides), como Dactyl , también se han denominado lunas pequeñas. [ 12 ]

El límite superior también es vago. Dos cuerpos en órbita a veces se describen como un planeta doble en lugar de un cuerpo principal y un satélite; el sistema Tierra-Luna se usa como ejemplo. [ 13 ] Asteroides como 90 Antiope se consideran asteroides dobles, [ 14 ] pero no han obligado a una definición clara de lo que constituye una luna. Algunos autores consideran que el sistema Plutón-Caronte es un planeta doble (enano), [ 15 ] argumentando que el baricentro se encuentra sobre la superficie del cuerpo más grande. [ 16 ] En contraste, el baricentro de todas las lunas planetarias del Sistema Solar se encuentra dentro del radio de su planeta anfitrión. [ 17 ]

Origen y características orbitales

Se cree generalmente que los satélites naturales que orbitan relativamente cerca del planeta en órbitas circulares progradas y no inclinadas ( satélites regulares ) se formaron a partir de la misma región en colapso del disco protoplanetario que creó su primario. [ 18 ] [ 19 ] En contraste, se cree que los satélites irregulares (que generalmente orbitan en órbitas distantes, inclinadas , excéntricas y/o retrógradas ) son asteroides capturados , posiblemente fragmentados aún más por colisiones. La mayoría de los satélites naturales principales del Sistema Solar tienen órbitas regulares, mientras que la mayoría de los satélites naturales pequeños tienen órbitas irregulares. [ 20 ] La Luna y las lunas de Plutón son excepciones entre los cuerpos grandes, ya que se cree que se originaron a partir de la colisión de dos grandes objetos protoplanetarios al principio de la historia del Sistema Solar (véase la hipótesis del impacto gigante ). [ 21 ] [ 22 ] Se predice que el material que se habría colocado en órbita alrededor del cuerpo central se habría reacrecionado para formar uno o más satélites naturales en órbita. A diferencia de los cuerpos de tamaño planetario, se cree que las lunas de asteroides se forman comúnmente mediante este proceso. [ 23 ] Tritón es otra excepción; aunque es grande y tiene una órbita circular cercana, su movimiento es retrógrado y se cree que es un planeta enano capturado . [ 24 ]

satélites troyanos

Se sabe que dos satélites naturales tienen pequeños compañeros en sus puntos lagrangianos L4 y L5 , sesenta grados delante y detrás del cuerpo en su órbita. Estos compañeros se denominan lunas troyanas , ya que sus órbitas son análogas a las de los asteroides troyanos de Júpiter . Las lunas troyanas son Telesto y Calipso , que son los compañeros principal y secundario, respectivamente, de la luna saturniana Tetis ; y Helena y Polideuces , los compañeros principal y secundario de la luna saturniana Dione . [ 25 ]

satélites temporales

La captura de un asteroide desde una órbita heliocéntrica no siempre es permanente. Según las simulaciones, los satélites temporales deberían ser un fenómeno común. [ 26 ] [ 27 ] A partir de 2023, los cuerpos menores observados que han mostrado movimiento coorbital transitorio con la Tierra son: 1991 VG , 2006 RH 120 , 2020 CD 3 y 2022 NX 1. [ 28 ]

RH 120 fue un satélite temporal de la Tierra durante nueve meses en 2006 y 2007. [ 29 ] [ 30 ]

Bloqueo de mareas

La mayoría de las lunas regulares (satélites naturales que siguen órbitas relativamente cercanas y progradas con una pequeña inclinación y excentricidad orbital) en el Sistema Solar están acopladas por mareas a sus respectivos planetas primarios, lo que significa que el mismo lado del satélite natural siempre mira hacia su planeta. Este fenómeno se produce por una pérdida de energía debido a las fuerzas de marea generadas por el planeta, lo que ralentiza la rotación del satélite hasta que es insignificante. [ 31 ] Se conocen excepciones; una de ellas es Hiperión , el satélite natural de Saturno , que rota caóticamente debido a la influencia gravitacional de Titán . [ 32 ] Las cuatro pequeñas lunas circumbinarias de Plutón también rotan caóticamente bajo la influencia de Caronte. [ 33 ]

En cambio, los satélites naturales exteriores de los planetas gigantes (satélites irregulares) están demasiado lejos como para haberse acoplado a sus órbitas. Por ejemplo, Himalia de Júpiter, Febe de Saturno y Nereida de Neptuno tienen periodos de rotación de unas diez horas, mientras que sus periodos orbitales son de cientos de días. [ 34 ]

Satélites de satélites

Representación artística de los anillos propuestos por Rhea.

Actualmente no se conocen "lunas de lunas" ni subsatélites (satélites naturales que orbitan un satélite natural de un planeta). En la mayoría de los casos, los efectos de marea del planeta harían inestable dicho sistema. Entre las posibles excepciones se incluyen lunas grandes con órbitas amplias, como Titán, Jápeto, Calisto y la Luna. Sin embargo, otras fuentes de inestabilidad dinámica podrían eliminar dichas sublunas, como los mascones en la Luna. [ 35 ]

Los cálculos realizados tras la detección en 2008 [ 36 ] de un posible sistema de anillos alrededor de Rea, la luna de Saturno , indican que los satélites que orbitan Rea podrían tener órbitas estables. Además, se cree que los supuestos anillos son estrechos, [ 37 ] un fenómeno normalmente asociado con las lunas pastoras . Sin embargo, las imágenes dirigidas tomadas por la sonda Cassini no lograron detectar anillos alrededor de Rea. [ 38 ]

También se ha propuesto que la luna de Saturno, Jápeto, tuvo un satélite en el pasado; esta es una de las varias hipótesis que se han planteado para explicar su cresta ecuatorial . [ 39 ]

El análisis de la curva de luz sugiere que el satélite irregular de Saturno, Kiviuq , es extremadamente prolato y probablemente sea un sistema binario de contacto o incluso una luna binaria. [ 40 ]

Forma

2 gráficos circulares, uno anidado dentro del otro, que muestran las masas relativas de las principales lunas del Sistema Solar [ 41 ].

La luna Proteo de Neptuno es el satélite natural de forma irregular más grande, y es aproximadamente tan grande como puede ser una luna helada antes de relajarse en una forma esferoidal . [ 42 ] Se espera que las formas de las lunas en órbita sincrónica cambien asintóticamente de forma a elipsoides redondeados bajo equilibrio hidrostático , aunque esto puede no ocurrir en la edad del Sistema Solar. Por ejemplo, las lunas más grandes de Saturno están en equilibrio, mientras que Jápeto , Mimas y Encélado aparentemente no lo están. [ 43 ] [ 44 ] Los "satélites redondos/redondeados" a veces se clasifican como lunas de masa planetaria . Las formas de la luna Disnomia de Eris y la luna Vanth de Orcus son actualmente desconocidas, aunque la densidad de Disnomia es lo suficientemente alta como para que probablemente también sea un elipsoide sólido.

Los satélites naturales más grandes, al estar en rotación sincrónica, tienden a tener formas ovoides (con forma de huevo): son achatados en sus polos y sus ejes ecuatoriales son más largos en la dirección de sus planetas primarios que en la dirección de su movimiento. [ 45 ] : 184–187 La luna de Saturno , Mimas , por ejemplo, tiene un eje mayor un 9 % mayor que su eje polar y un 5 % mayor que su otro eje ecuatorial. [ 46 ] Methone , otra de las lunas de Saturno, tiene solo unos 3  km de diámetro y es visiblemente ovalada . [ 47 ] El efecto es menor en los satélites naturales más grandes, donde su gravedad es mayor en relación con los efectos de la distorsión de las mareas, especialmente aquellos que orbitan planetas menos masivos o, como en el caso de la Luna, a mayores distancias. [ 45 ] : 167–170

Actividad geológica

De los diecinueve satélites naturales conocidos en el Sistema Solar que son lo suficientemente grandes como para ser redondeados gravitacionalmente, varios permanecen geológicamente activos en la actualidad. Io es el cuerpo volcánicamente más activo del Sistema Solar, [ 48 ] mientras que Europa , [ 49 ] Encélado , [ 50 ] y Tritón muestran evidencia de actividad tectónica y criovolcanismo en curso . En los tres primeros casos, la actividad geológica es impulsada por el calentamiento mareal resultante de tener órbitas excéntricas cerca de sus planetas gigantes primarios. [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] (Este mecanismo también habría operado en Tritón en el pasado antes de que su órbita se circularizara . [ 51 ] ) Muchos otros satélites naturales, como la Luna de la Tierra, Ganímedes , Titán , Tetis y Miranda muestran evidencia de actividad geológica pasada, resultante de fuentes de energía tales como la desintegración de sus radioisótopos primordiales , mayores excentricidades orbitales pasadas (debido en algunos casos a resonancias orbitales pasadas ), o la diferenciación o congelación de sus interiores. [ 52 ] Encélado y Tritón tienen características activas que se asemejan a géiseres , aunque en el caso de Tritón el calentamiento solar parece proporcionar la energía. Titán y Tritón tienen atmósferas significativas; Titán también tiene lagos de hidrocarburos . [ 52 ] Las cuatro lunas galileanas tienen atmósferas, aunque son extremadamente delgadas. [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] Se cree que cuatro de los satélites naturales más grandes, Europa, [ 49 ] Ganímedes, Calisto y Titán, tienen océanos subterráneos de agua líquida, [ 52 ] mientras que el más pequeño Encélado también alberga un océano subterráneo global de agua líquida. [ 50 ]

Ocurrencia en el Sistema Solar

Lunas más grandes en proporción a sus planetas padres y planeta enano.

De los planetas interiores, Mercurio y Venus no tienen satélites naturales; la Tierra tiene un gran satélite natural, conocido como la Luna; y Marte tiene dos pequeños satélites naturales, Fobos y Deimos . Los planetas gigantes tienen extensos sistemas de satélites naturales, incluyendo media docena de tamaño comparable al de la Luna de la Tierra: las cuatro lunas galileanas , Titán de Saturno y Tritón de Neptuno . [ 56 ] Saturno tiene seis satélites naturales adicionales de tamaño mediano, lo suficientemente masivos como para haber alcanzado el equilibrio hidrostático , y Urano tiene cinco. Se ha sugerido que algunos satélites podrían albergar vida . [ 57 ]

Entre los objetos que los astrónomos generalmente consideran planetas enanos, Ceres y Sedna no tienen satélites naturales conocidos. Plutón tiene el satélite natural relativamente grande Caronte y cuatro satélites naturales más pequeños: Estigia , Nix , Cerbero e Hidra . [ 58 ] Haumea tiene dos satélites naturales; Orcus , Quaoar , Makemake , Gonggong y Eris tienen uno cada uno. [ 59 ] El sistema Plutón-Caronte es inusual porque el centro de masa se encuentra en el espacio abierto entre ambos, una característica que a veces se asocia con un sistema de planetas dobles . [ 15 ]

Es probable que los planetas que orbitan otras estrellas también tengan satélites, y aunque se han detectado numerosos candidatos hasta la fecha, a partir de 2024Ninguno ha sido confirmado todavía. [ 60 ]

Satélites no planetarios

El descubrimiento del satélite natural de 243 Ida , Dactyl, a principios de la década de 1990, confirmó que algunos asteroides tienen satélites naturales; [ 61 ] de hecho, 87 Sylvia tiene dos. [ 62 ] Algunos, como 90 Antiope , son asteroides dobles con dos componentes de tamaño comparable. [ 63 ] Para los astrónomos, un aspecto útil de un satélite asteroide es que puede usarse para determinar la densidad del asteroide principal, sin necesidad de una misión de sobrevuelo de una nave espacial. [ 64 ]

Además de los planetas y planetas enanos, los objetos dentro del Sistema Solar que se sabe que tienen satélites naturales son 76 en el cinturón de asteroides (cinco con dos cada uno), cuatro troyanos de Júpiter , 39 objetos cercanos a la Tierra (dos con dos satélites cada uno) y 14 que cruzan la órbita de Marte . [ 2 ] También hay 84 satélites naturales conocidos de objetos transneptunianos . [ 2 ] Se han observado unos 150 cuerpos pequeños adicionales dentro de los anillos de Saturno , pero solo unos pocos fueron rastreados el tiempo suficiente para establecer órbitas.

Dimensiones

Los siete satélites naturales más grandes del Sistema Solar (aquellos con un  diámetro superior a 2500 km) son las lunas galileanas de Júpiter (Ganímedes, Calisto , Io y Europa ), la luna de Saturno Titán, la Luna de la Tierra y el satélite natural capturado de Neptuno, Tritón. [ 65 ] De estos, Ganímedes y Titán son más grandes que el planeta Mercurio, mientras que Calisto tiene aproximadamente el mismo tamaño. [ 66 ] El siguiente grupo de tamaño, formado por nueve satélites naturales de tamaño medio, con diámetros entre 1000  km y 1600  km, está compuesto por Titania , Oberón , Rea , Jápeto , Caronte, Ariel , Umbriel , Dione y Tetis, el más pequeño. [ 67 ] Además de los satélites naturales de los distintos planetas, existen cientos de satélites naturales conocidos de los planetas enanos , planetas menores y otros cuerpos pequeños del Sistema Solar . [ 2 ]

Un planeta suele tener al menos unas 10 000 veces la masa de cualquier satélite natural que lo orbite, con un diámetro correspondientemente mucho mayor. [ 68 ] El sistema Tierra-Luna es una excepción única en el Sistema Solar; con 3474 kilómetros (2158 millas ) de diámetro, la Luna tiene 0,273 veces el diámetro de la Tierra y aproximadamente 1/80 de su masa. [ 69 ] Las siguientes proporciones más grandes son el sistema Neptuno - Tritón en 0,055 (con una proporción de masa de aproximadamente 1 a 4790), el sistema Saturno - Titán en 0,044 (con la segunda proporción de masa después del sistema Tierra-Luna, 1 a 4225), el sistema Júpiter - Ganímedes en 0,038 (con una proporción de masa de 12810) y el sistema Urano - Titania en 0,031 (con una proporción de masa de 25125). En la categoría de planetas enanos , Caronte tiene la mayor proporción, siendo 0,52 veces el diámetro y 12,2% la masa de Plutón . 

A continuación se presenta una tabla comparativa que clasifica los satélites naturales del Sistema Solar según su diámetro. La columna de la derecha incluye algunos planetas, planetas enanos, asteroides y objetos transneptunianos notables para su comparación. Los satélites naturales de los planetas reciben nombres de figuras mitológicas. Predominan los nombres griegos, a excepción de los satélites naturales de Urano , que llevan nombres de personajes shakespearianos. Los veinte satélites con masa suficiente para ser esféricos aparecen en negrita en la tabla inferior. Los planetas menores y los satélites sobre los que existe discrepancia en la bibliografía respecto a su redondez aparecen en cursiva.

Véase también

Lunas de planetas

Lunas de planetas enanos y cuerpos pequeños del Sistema Solar

Referencias

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Todas las lunas

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  • Nombres planetarios: Nombres de planetas y satélites y sus descubridores
  • "Explicación del límite superior de tamaño para las lunas" Kelly Young. Nature (vol. 441, pág.  834) 14 de junio de 2006
  • Imágenes de planetas y lunas principales (sin escala)
  • La Sociedad Planetaria – Montaje(s) de la Luna
  • Álbum de imágenes de la luna de Kevin M. Gill
  • El Atlas de las Lunas de la National Geographic Society

Las lunas de Júpiter

  • Sheppard, Scott S. "La página sobre el satélite y la luna de Júpiter" . Departamento de Magnetismo Terrestre de la Institución Carnegie para la Ciencia. Archivado del original el 31 de mayo de 2018. Consultado el 8 de marzo de 2018 .* Scott S. Sheppard
  • Scott S. Sheppard

Las lunas de Saturno

  • Cazadores de satélites descubren cuatro nuevas lunas del planeta Saturno | David Brand | 26 de octubre de 2000
  • El nuevo satélite de Saturno S/2003 S1 Scott S. Sheppard