Las interacciones orbitales caóticas siguen cambiando las lunas de Plutón

Las interacciones orbitales caóticas siguen cambiando las lunas de Plutón

Las interacciones orbitales caóticas siguen cambiando las lunas de Plutón

Aquí en la Tierra, nuestros días son predecibles, con la salida del sol después de la puesta del sol cada día a intervalos regulares. El Sol sale por el este y se pone por el oeste. ¿Y si no fuera así? ¿Qué pasa si el sol se pone por el oeste un día y por el norte al día siguiente?

Los habitantes de dos de las lunas de Plutón, Nix o Hydra, no sabrían cuándo comenzaría cada día y en qué dirección saldría el Sol. De hecho, como dos balones de fútbol cósmicos, estas lunas se tambalean erráticamente mientras viajan por el espacio. «Al vivir en Nix, literalmente no sabrías si el Sol saldría mañana», dijo Mark Showalter del Instituto SETI y coautor de un nuevo estudio.

El sistema de Plutón es único porque contiene el único sistema planetario binario en nuestro sistema solar. Plutón y su luna más grande, Caronte, son lo que los científicos llaman un sistema de doble enana. Plutón está actualmente clasificado como un planeta enano; mientras que Caronte está técnicamente etiquetado como una luna, ambos cuerpos orbitan el mismo punto en el espacio, un punto que no está dentro de la circunferencia de ninguno de los cuerpos.

Al igual que la Tierra y la Luna, Plutón y Caronte están encerrados en una danza orbital. Los dos orbitan como pesos desequilibrados en una mancuerna, cada uno tirando de las cuatro lunas más pequeñas, Nix, Styx, Hydra y Kerberos, que orbitan el par.

Usando el telescopio espacial Hubble, los investigadores realizaron un análisis completo del sistema y concluyeron que las dos lunas más grandes, Nix e Hydra, oscilaban caóticamente en órbita. Styx y Kerberos deberían comportarse de manera similar, aunque se necesitan más observaciones para confirmar esta predicción. Podemos decir que la oscilación se intensifica por el hecho de que las cuatro lunas no tienen forma esférica; son alargados, como un balón de fútbol.

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Las caóticas oscilaciones de una de las lunas exteriores de Plutón.

«Hubble nos ha dado nuevas pistas sobre estas lunas misteriosas mientras bailan alrededor de Plutón», dijo John Grunsfeld, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. «El sobrevuelo de Plutón de New Horizon en julio nos dará la oportunidad de ver cómo se ven realmente».

Hubble ha estado orbitando la Tierra durante un cuarto de siglo, revolucionando la forma en que vemos y entendemos nuestro universo. Todavía no sabemos mucho sobre las lunas más pequeñas de Plutón, pero lo que sabemos lo aprendimos del Hubble. Los más grandes de los cuatro, Nix e Hydra, fueron detectados por Hubble en 2005, seguidos por Kerberos en 2011 y Styx en 2012.

«Antes de las observaciones del Hubble, nadie apreciaba la compleja dinámica del sistema de Plutón», dijo Showalter. «Nuestro informe proporciona nuevas restricciones importantes sobre la secuencia de eventos que llevaron a la formación del sistema».

Hace nueve años, en 2006, la NASA lanzó la nave espacial New Horizons a los confines del sistema solar con la intención de estudiar el sistema de Plutón. En las semanas previas al sobrevuelo del 14 de julio, New Horizons entregará datos e imágenes sin precedentes.

Pero para hacer eso, tendrá que navegar con seguridad a través del sistema de Plutón. En un esfuerzo por detectar cualquier escombro en el área alrededor de Plutón que pudiera ser peligroso para la nave espacial, los investigadores volvieron a examinar los datos del Hubble recopilados entre 2005 y 2012. Durante su búsqueda, los investigadores hicieron algunas observaciones interesantes.

La mayoría de las lunas del sistema solar están bloqueadas por mareas con respecto a su planeta anfitrión, como la Luna lo está con la Tierra: solo vemos un lado de la Luna. Al examinar los datos del Hubble, los investigadores pudieron determinar que las cuatro lunas exteriores de Plutón no siguen las mismas reglas.

«Como buenos niños, nuestra Luna y la mayoría de los demás mantienen una cara cuidadosamente enfocada en su planeta de origen», dijo Doug Hamilton, astrónomo de la Universidad de Maryland y coautor del estudio. «Lo que hemos aprendido es que las lunas de Plutón son más como adolescentes desagradables que se niegan a seguir las reglas».

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Los astrónomos no pueden medir directamente la forma de las lunas de Plutón, pero pueden medir su brillo aparente. Si las lunas estuvieran bloqueadas por mareas con el planeta anfitrión, notarían un aumento en el brillo en dos puntos distintos en la órbita de la luna. Después de analizar los datos, descubrieron que ese no era el caso: las lunas no estaban bloqueadas por mareas y no eran esféricas.

Los datos también mostraron que tres de las cuatro lunas, Nix, Styx e Hydra, estaban en órbita sincronizada, lo que significa que había una proporción precisa de sus períodos orbitales, 3:4:6. Esto proporciona estabilidad y es la razón por la que un planeta tan pequeño (como Plutón) puede tener tantas lunas.

«Si estuviera sentado en Nix, vería que Styx orbita a Plutón dos veces por cada tres órbitas realizadas por Hydra», agregó Hamilton. Esta misma resonancia orbital se puede ver en el sistema joviano cuando Ganímedes, Europa e Io exhiben un patrón de resonancia.

Los datos del Hubble también mostraron que Nix, Styx e Hydra tienen más en común que la resonancia orbital. Los tres son tan brillantes como la arena blanca, mientras que Kerberos es muy oscuro, como un trozo de carbón, con solo un cuatro por ciento de reflectividad.

Entonces, ¿cómo se forma un sistema como este en primer lugar? Los astrónomos esperan que New Horizons pueda responder esa pregunta. Se cree que Plutón y Caronte se formaron en una colisión entre un objeto «proto-Plutón» y un cuerpo impactante. La colisión masiva habría esparcido escombros por todo el sistema, y ​​se cree que la familia de lunas se formó a partir de este material.

El comportamiento caótico del sistema Plutón-Caronte podría tener implicaciones más amplias en el Universo. “Estamos aprendiendo que el caos puede ser un rasgo común de los sistemas binarios”, dijo Hamilton. «Incluso podría tener consecuencias para la vida en planetas en tales sistemas».

El ejemplo más conocido de tal planeta no es un planeta real sino un ejemplo ficticio en el guerra de las Galaxias la franquicia. Tatooine, el mundo natal de Luke Skywalker, orbita dos estrellas, se llama planeta circumbinario. El telescopio espacial Kepler de la NASA ha encontrado 17 ejemplos de planetas circumbinarios reales.

Los nuevos hallazgos aparecerán en la revista. Naturaleza el 4 de junio y su anuncio llega solo seis semanas antes del sobrevuelo de New Horizons. «Plutón continuará sorprendiéndonos cuando New Horizons pase en julio», dijo Showalter. «Nuestro trabajo con el Telescopio Hubble nos da una idea de lo que nos depara el futuro».

Naturaleza2015. DOI: 10.1038/nature14469 (Acerca de los DOI).

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