NASA encuentra dos lunas de Neptuno trabadas en una ‘Danza de evasión’.

Incluso según los estándares salvajes del Sistema Solar exterior, las extrañas órbitas que transportan las dos lunas más internas de Neptuno no tienen precedentes, según una investigación recientemente publicada.

Los expertos en dinámica orbital lo llaman un “baile de evasión” realizado por las pequeñas lunas Naiad y Thalassa. Los dos son verdaderos socios, orbitando a solo 1.150 millas (1.850 kilómetros) de distancia. Pero nunca se acercan tanto; La órbita de Naiad está inclinada y perfectamente sincronizada. Cada vez que Naiad pasa a Thalassa, de movimiento más lento, las dos están separadas por unas 2.200 millas (3.540 kilómetros).

En esta coreografía perpetua, Naiad gira alrededor del gigante de hielo cada siete horas, mientras que Thalassa, en la pista exterior, tarda siete horas y media. Un observador sentado en Thalassa vería a Naiad en una órbita que varía enormemente en un patrón de zigzag, pasando dos veces desde arriba y luego dos veces desde abajo. Este patrón de arriba, arriba, abajo, abajo se repite cada vez que Naiad gana cuatro vueltas respecto de Thalassa.

Aunque el baile puede parecer extraño, mantiene las órbitas estables, dijeron los investigadores.

“Nos referimos a este patrón repetitivo como una resonancia”, dijo Marina Brozovic, experta en Dinámica del Sistema Solar en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, y autora principal del nuevo artículo, que se publicó el 13 de Noviembre en Icarus. “Hay muchos tipos diferentes de ‘bailes’ que los planetas, las lunas y los asteroides pueden seguir, pero este nunca se había visto antes”.

Lejos de la atracción del Sol, los planetas gigantes del Sistema Solar Exterior son las fuentes dominantes de gravedad, y colectivamente, cuentan con docenas y docenas de lunas. Algunas de esas lunas se formaron junto a sus planetas y nunca fueron a ninguna parte; otras fueron capturadas más tarde, luego encerradas en órbitas dictadas por sus planetas. Algunas orbitan en la dirección opuesta a la que giran sus planetas; otros  intercambian órbitas entre sí como para evitar una colisión.

Neptuno tiene 14 lunas confirmadas. Neso, la más alejada de ellas, orbita en un circuito salvajemente elíptico que la lleva a casi 46 millones de millas (74 millones de kilómetros) del planeta y tarda 27 años en completarse.

Naiad y Thalassa son pequeñas y tienen la forma de Tic Tacs, que abarcan solo 60 millas (100 kilómetros) de longitud. Son dos de las siete lunas internas de Neptuno, parte de un sistema muy compacto que se entrelaza con anillos débiles.

Entonces, ¿cómo terminaron juntas, pero separadas? Se cree que el sistema satelital original se interrumpió cuando Neptuno capturó su luna gigante, Tritón, y que estas lunas y anillos internos se formaron a partir de los restos sobrantes.

“Sospechamos que Naiad fue pateada a su órbita inclinada por una interacción anterior con una de las otras lunas internas de Neptuno”, dijo Brozovic. “Solo más tarde, después de que se estableciera su inclinación orbital, Naiad podría establecerse en esta resonancia inusual con Thalassa”.

Brozovic y sus colegas descubrieron el patrón orbital inusual mediante el análisis de observaciones realizadas por el telescopio espacial Hubble de la NASA. El trabajo también proporciona la primera pista sobre la composición interna de las lunas internas de Neptuno. Los investigadores utilizaron las observaciones para calcular su masa y, por lo tanto, sus densidades, que estaban cerca de la del hielo de agua.

“Siempre estamos entusiasmados de encontrar estas codependencias entre lunas”, dijo Mark Showalter, astrónomo planetario del Instituto SETI en Mountain View, California, y coautor del nuevo artículo. “Naiad y Thalassa probablemente han estado encerradas juntas en esta configuración durante mucho tiempo, porque hace que sus órbitas sean más estables. Mantienen la paz al no acercarse demasiado”.

La investigación está disponible para leer y descargar aquí:

https://arxiv.org/abs/1910.13612

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington.

Puede encontrar más información sobre las lunas de Neptuno aquí:

https://solarsystem.nasa.gov/moons/neptune-moons/in-depth/

Fuente: NASA / JPL / Calthec.

Artículo original: “NASA Finds Neptune Moons Locked in ‘Dance of Avoidance”. Nov. 14, 2019.

Material relacionado:

Un caso notable de órbitas trabadas entre dos lunas de Saturno:

Saturno está rodeado por una familia llena de anillos y lunas, y dos de esas lunas, Epimeteo y Janus, orbitan a Saturno tan cerca que parece que sus diferentes velocidades orbitales deberían hacer que se estrellen entre sí. Pero debido a la compleja interacción de la atracción gravitacional mutua y sus distancias ligeramente diferentes de Saturno, nunca se acercan más de 15,000 kilómetros (9,000 millas) entre sí. En lugar de estrellarse, intercambian posiciones orbitales en un “do-si-do” gravitacional una vez cada cuatro años, en un baile que lleva 100 días. Cassini pudo observar el intercambio una vez durante su misión principal, el 21 de Enero de 2006 a las 02:24:57 UTC:

• The Orbital Dance of Epimetheus and Janus. Emily Lakdawalla. The Planetary Society  • February  7, 2006.

Sobre la formación de las lunas de los planetas gigantes:

Mediante simulaciones por computadora realizadas en el Centro Nacional de Supercomputación de Suiza (CSCS) en Lugano, un equipo de investigadores dirigido por Judit Szulágyi (Universidad de Zurich y ETH Zurich) ha determinado que tanto los gigantes gaseosos como los gigantes de hielo como Neptuno y Urano producirán lunas en sus discos circumplanetarios:

• An Encouraging Formation Scenario for Icy Moons. Paul Gilster. Centaury Dreams. Nov. 21, 2018.

¿Existe hoy en “la mesa de dibujo” , alguna misión dedicada a estudiar a los Gigantes de Hielo de nuestro Sistema Solar?

Un estudio reciente de la NASA describe posibles misiones dedicadas a los planetas “gigantes de hielo” Urano y Neptuno:

• NASA Eyes “Ice Giant” Missions in the 2030s. David Dickinson. Sky & Telescope, June 29, 2017.

Sobre la búsqueda de vida en las lunas de exoplanetas gigantes:

¿Los planetas albergan vida? ¿O son sus lunas las que tienen más probabilidades de soportar formas de vida extraterrestres? Según el Dr. Phil Sutton, Astrofísico de la Universidad de Lincoln, las lunas que orbitan los planetas fuera de nuestro Sistema Solar podrían darnos pistas sobre el grupo de mundos que pueden albergar vida extraterrestre. El siguiente artículo lo presenta, conteniendo además en el apartado “Material relacionado” una selección de recursos sobre las Lunas Oceánicas de nuestro Sistema Solar, entre las cuales se encuentra Tritón, y la posibilidad de vida en ellas:

• ‘Exolunas’ alrededor de planetas gigantes podrían ser el mejor lugar para buscar vida. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Junio 6, 2019.

Curiosidades:

Un posible origen del Sistema actual de Lunas de Neptuno.

El sistema de lunas 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, según lo presenta el siguiente artículo que además contiene una selección de recursos sobre Neptuno y sus lunas, que incluye la visita al mismo por la nave Vojager 2, la observaciones con el telescopio Hubble, etc.:

• ¿Destruyó Tritón a las primeras lunas de Neptuno? Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Nov. 14, 2017.