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¿Destruyó Tritón a las primeras lunas de Neptuno?
Esta imagen generada por computadora muestra a Neptuno tal como aparecería cerca de su luna más grande, Tritón. Crédito: NASA / JPL / USGS.
El sistema lunar de Neptuno no es lo que esperaríamos de un gigante de gas en nuestro Sistema Solar. Los científicos ahora han explorado la posibilidad de que Neptuno comenzara su vida con un sistema ordinario de lunas que luego fue destruido por la captura de su luna gigante actual, Tritón.
Un sistema raro
Nuestra comprensión actual de la formación de planetas gigantes predice un período de acumulación de gas para construir el gran tamaño de estos planetas. Según los modelos, los discos de gas circumplanetarios que rodean a los planetas durante este tiempo se convierten en los lugares de nacimiento de los sistemas satelitales de los planetas gigantes, produciendo sistemas de planetas coplanares y progrado (es decir, orbitando en la misma dirección que la rotación del planeta) satélites similares a los sistemas de muchas lunas de Júpiter o Saturno.
Neptuno, sin embargo, es peculiar. Este gigante de gas tiene sorprendentemente pocos satélites, solo 14 en comparación con, digamos, las casi 70 lunas de Júpiter, y la mayoría de ellos son extremadamente pequeños. Sin embargo, una de las lunas de Neptuno es una excepción a esto: Tritón, que contiene el 99.7% de la masa total del sistema satelital de Neptuno.
La órbita de Tritón tiene una serie de propiedades inusuales. La órbita es retrógrada: Tritón orbita en la dirección opuesta a la rotación de Neptuno, que es un comportamiento único entre las lunas grandes de nuestro Sistema Solar. La órbita de Tritón también está muy inclinada, y sin embargo, la trayectoria de la luna es casi circular y se encuentra muy cerca de Neptuno.
La órbita de Tritón está inclinada en relación con las órbitas de los satélites Neptunianos internos. Crédito: NASA, ESA y A. Feild (STScI).
¿Cómo obtuvo este enorme satélite estas extrañas características, y por qué el sistema de Neptuno es tan extraño comparado con lo que esperaríamos de los satélites de un gigante de gas? Dos científicos, Raluca Rufu (Instituto de Ciencia Weizmann, Israel) y Robin Canup (Instituto de Investigación del Suroeste), proponen una explicación en la que Tritón causó estragos hace mucho tiempo en un antiguo sistema de satélites alrededor de Neptuno.
Destrucción después de la captura
Rufu y Canup exploran el escenario en el que Neptuno alguna vez tuvo un sistema regular de lunas progrado a su alrededor que se parecía a los de los otros gigantes gaseosos. Tritón, sugieren los autores, puede haber sido un antiguo objeto del Cinturón de Kuiper que luego fue capturado por Neptuno. Las interacciones subsiguientes entre Tritón, retrogrado, y el sistema satelital original progrado de Neptuno, pueden haber resultado en la destrucción de este sistema original, dejando atrás sólo a los otros satélites actuales de Tritón y Neptuno.
Utilizando simulaciones de N cuerpos que modelan un Tritón recién capturado y un sistema progrado de lunas probablemente primordial, Rufu y Canup muestran que si las lunas tienen una relación de masa similar a la del sistema de Urano o menor, las interacciones de Tritón con él tienen una probabilidad sustancial de reproducir el sistema satelital neptuniano actual. Incluso demuestran que las interacciones disminuyen el eje semimajor inicial de Tritón lo suficientemente rápido como para evitar que los satélites externos más pequeños como Nereida sean expulsados del sistema.
La distribución de las velocidades de impacto en las simulaciones de los autores para las interacciones satelitales primordiales con Tritón, en tres casos con diferentes relaciones de masa de satélite. En el caso de baja masa, un tercio de la relación de masa del sistema de satélite de Urano, el 88% de las simulaciones terminaron con la supervivencia de Tritón en su órbita de alta inclinación. La tasa de supervivencia fue sólo del 12% en el caso de masas elevadas. [Adaptado de Rufu et al. 2017].
Si la propuesta de los autores es correcta, entonces explica claramente por qué el sistema satelital de Neptuno parece tan inusual comparado con el de Júpiter o el de Saturno, lo que significa que nuestros modelos de cómo se forman los sistemas primordiales de las lunas alrededor de los gigantes gaseosos aún se mantienen fuertes.
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