Lunas de Neptuno

El planeta Neptuno tiene 14 lunas conocidas, que llevan el nombre de deidades menores del agua en la mitología griega. Con diferencia, el mayor de ellos es Tritón, descubierto por William Lassell el 10 de octubre de 1846, 17 días después del descubrimiento de Neptuno. Pasó más de un siglo antes del descubrimiento del segundo satélite natural, Nereida, en 1949, y otros 40 años antes de que Proteo, la segunda luna más grande de Neptuno, fuera descubierta en 1989. Neso, la luna más exterior de Neptuno, que Tiene un período orbital de unos 27 años julianos, orbita más lejos de su planeta que cualquier otra luna del Sistema Solar.

Tritón es único entre las lunas de masa planetaria en que su órbita está retrógrada a la rotación de Neptuno e inclinada en relación con el ecuador de Neptuno, lo que sugiere que no se formó en órbita alrededor de Neptuno, sino que se formó gravitacionalmente. capturado por él. El siguiente satélite más grande del Sistema Solar que se sospecha ha sido capturado, la luna Phoebe de Saturno, tiene sólo el 0,03% de la masa de Tritón. La captura de Tritón, que probablemente ocurrió algún tiempo después de que Neptuno formara un sistema de satélites, fue un evento catastrófico para los satélites originales de Neptuno, alterando sus órbitas de modo que colisionaron para formar un disco de escombros. Tritón es lo suficientemente masivo como para haber alcanzado el equilibrio hidrostático y retener una atmósfera delgada capaz de formar nubes y brumas.

Dentro de Tritón hay siete pequeños satélites regulares, todos los cuales tienen órbitas progrados en planos que se encuentran cerca del plano ecuatorial de Neptuno; algunos de ellos orbitan entre los anillos de Neptuno. El mayor de ellos es Proteo. Fueron reacretados a partir del disco de escombros generado después de la captura de Tritón después de que la órbita tritoniana se volviera circular. Neptuno también tiene seis satélites irregulares exteriores más además de Tritón, incluida Nereida, cuyas órbitas están mucho más lejos de Neptuno y con una gran inclinación: tres de ellos tienen órbitas progradas, mientras que el resto tiene órbitas retrógradas. En particular, Nereida tiene una órbita inusualmente cercana y excéntrica para un satélite irregular, lo que sugiere que alguna vez pudo haber sido un satélite regular que fue significativamente perturbado en su posición actual cuando Tritón fue capturado. Los dos satélites irregulares neptunianos más externos, Psamathe y Neso, tienen las órbitas más grandes de todos los satélites naturales descubiertos en el Sistema Solar hasta la fecha.

Historia

Descubrimiento

Tritón fue descubierto por William Lassell en 1846, apenas diecisiete días después del descubrimiento de Neptuno. La Nereida fue descubierta por Gerard P. Kuiper en 1949. La tercera luna, más tarde llamada Larisa, fue observada por primera vez por Harold J. Reitsema, William B. Hubbard, Larry A. Lebofsky y David J. Tholen el 24 de mayo de 1981. Los astrónomos estaban observando el acercamiento de una estrella a Neptuno, buscando anillos similares a los descubiertos alrededor de Urano cuatro años antes. Si hubiera anillos, la luminosidad de la estrella disminuiría ligeramente justo antes del máximo acercamiento del planeta. La luminosidad de la estrella disminuyó sólo durante varios segundos, lo que significaba que se debía a una luna y no a un anillo.

No se encontraron más lunas hasta que la Voyager 2 pasó cerca de Neptuno en 1989. Voyager 2 redescubrió Larissa y descubrió cinco lunas interiores: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea y Proteus.. En 2001, dos estudios realizados con grandes telescopios terrestres encontraron cinco lunas exteriores adicionales, con lo que el total ascendió a trece. Encuestas de seguimiento realizadas por dos equipos en 2002 y 2003 respectivamente volvieron a observar estas cinco lunas, que son Halimede, Sao, Psamathe, Laomedeia y Neso. En el estudio de 2002 también se encontró una sexta luna candidata, pero posteriormente se perdió.

En 2013, Mark R. Showalter descubrió Hippocamp mientras examinaba imágenes del Telescopio Espacial Hubble de los arcos de los anillos de Neptuno de 2009. Utilizó una técnica similar a la panorámica para compensar el movimiento orbital y permitir el apilamiento de múltiples imágenes para resaltar las tenues detalles. Después de decidir por capricho expandir el área de búsqueda a radios mucho más allá de los anillos, encontró un punto inequívoco que representaba la luna nueva. Luego lo encontró repetidamente en otras imágenes de archivo del HST que se remontaban a 2004. La Voyager 2, que había observado todos los demás satélites interiores de Neptuno, no lo detectó durante su sobrevuelo de 1989, debido a su penumbra.

Descubrimiento de las lunas exteriores de los planetas

Nombres

Tritón no tuvo un nombre oficial hasta el siglo XX. El nombre "Tritón" Fue sugerido por Camille Flammarion en su libro de 1880 Astronomie Populaire, pero no se volvió de uso común hasta al menos la década de 1930. Hasta ese momento se le conocía simplemente como "el satélite de Neptuno". Otras lunas de Neptuno también llevan nombres de dioses del agua griegos y romanos, de acuerdo con la posición de Neptuno como dios del mar: ya sea de la mitología griega, generalmente hijos de Poseidón, el Neptuno griego (Tritón, Proteo, Despina, Thalassa); amantes de Poseidón (Larissa); clases de deidades griegas menores del agua (Náyade, Nereida); o Nereidas específicas (Halimede, Galatea, Neso, Sao, Laomedeia, Psamathe). La luna descubierta más recientemente, Hipocampo, permaneció sin nombre desde 2013 hasta 2019, cuando recibió el nombre de Hipocampo, una criatura mitológica que era mitad caballo y mitad pez.

Para la gente "normal" satélites irregulares, la convención general es utilizar nombres que terminen en "a" para satélites de grado, los nombres que terminan en "e" para satélites retrógrados y nombres que terminan en "o" para satélites excepcionalmente inclinados, exactamente igual que la convención para las lunas de Júpiter. Dos asteroides comparten los mismos nombres que lunas de Neptuno: 74 Galatea y 1162 Larissa.

Características

Las lunas de Neptuno se pueden dividir en dos grupos: regulares e irregulares. El primer grupo incluye las siete lunas interiores, que siguen órbitas circulares progradas en el plano ecuatorial de Neptuno. El segundo grupo está formado por las otras siete lunas, incluido Tritón. Generalmente siguen órbitas inclinadas, excéntricas y, a menudo, retrógradas, lejos de Neptuno; la única excepción es Tritón, que orbita cerca del planeta siguiendo una órbita circular, aunque retrógrada e inclinada.

Lunas regulares

En orden de distancia a Neptuno, las lunas regulares son Náyade, Talassa, Despina, Galatea, Larisa, Hipocampo y Proteo. Todos, excepto los dos exteriores, están dentro de la órbita sincrónica de Neptuno (el período de rotación de Neptuno es de 0,6713 días o 16 horas) y, por lo tanto, están siendo desacelerados por las mareas. Náyade, la luna regular más cercana, es también la segunda más pequeña entre las lunas interiores (tras el descubrimiento de Hipocampo), mientras que Proteo es la luna regular más grande y la segunda luna más grande de Neptuno. Las primeras cinco lunas orbitan mucho más rápido que la propia rotación de Neptuno, desde 7 horas para Náyade y Thalassa hasta 13 horas para Larisa.

Las lunas interiores están estrechamente asociadas con los anillos de Neptuno. Los dos satélites más internos, Naiad y Thalassa, orbitan entre los anillos Galle y LeVerrier. Despina puede ser una luna pastora del anillo de LeVerrier, porque su órbita se encuentra justo dentro de este anillo. La próxima luna, Galatea, orbita justo dentro del anillo más prominente de Neptuno, el anillo de Adams. Este anillo es muy estrecho, con una anchura que no supera los 50 km, y tiene cinco arcos brillantes incrustados. La gravedad de Galatea ayuda a confinar las partículas del anillo dentro de una región limitada en la dirección radial, manteniendo el anillo estrecho. Varias resonancias entre las partículas del anillo y Galatea también pueden desempeñar un papel en el mantenimiento de los arcos.

Solo se han fotografiado las dos lunas regulares más grandes con una resolución suficiente para discernir sus formas y características de la superficie. Larisa, de unos 200 km de diámetro, es alargada. Proteus no es significativamente alargado, pero tampoco completamente esférico: se asemeja a un poliedro irregular, con varias facetas planas o ligeramente cóncavas de 150 a 250 km de diámetro. Con unos 400 km de diámetro, es más grande que Mimas, la luna de Saturno, que es completamente elipsoidal. Esta diferencia puede deberse a una colisión pasada de Proteus. La superficie de Proteus está llena de cráteres y muestra una serie de características lineales. Su cráter más grande, Pharos, tiene más de 150 km de diámetro.

Todas las lunas interiores de Neptuno son objetos oscuros: su albedo geométrico oscila entre el 7 y el 10%. Sus espectros indican que están hechos de hielo de agua contaminado por algún material muy oscuro, probablemente compuestos orgánicos complejos. En este sentido, las lunas interiores de Neptuno son similares a las lunas interiores de Urano.

Lunas irregulares

En orden de distancia del planeta, las lunas irregulares son Tritón, Nereida, Halimede, Sao, Laomedeia, Psamathe y Neso, un grupo que incluye objetos tanto progrados como retrógrados. Las cinco lunas más exteriores son similares a las lunas irregulares de otros planetas gigantes y se cree que fueron capturadas gravitacionalmente por Neptuno, a diferencia de los satélites regulares, que probablemente se formaron in situ.

Tritón y Nereida son satélites irregulares inusuales y, por lo tanto, se tratan por separado de las otras cinco lunas neptunianas irregulares, que se parecen más a los satélites irregulares exteriores de los otros planetas exteriores. En primer lugar, son las dos lunas irregulares más grandes conocidas en el Sistema Solar, siendo Tritón casi un orden de magnitud más grande que todas las demás lunas irregulares conocidas. En segundo lugar, ambas tienen semiejes mayores atípicamente pequeños, siendo el de Tritón un orden de magnitud más pequeño que el de todas las demás lunas irregulares conocidas. En tercer lugar, ambos tienen excentricidades orbitales inusuales: Nereida tiene una de las órbitas más excéntricas de todos los satélites irregulares conocidos, y la órbita de Tritón es un círculo casi perfecto. Finalmente, Nereida también tiene la inclinación más baja de todos los satélites irregulares conocidos.

Tritón

Triton sigue una órbita retrograda y cuasi-circular, y se cree que es un satélite gravitacionalmente capturado. Fue la segunda luna en el Sistema Solar que se descubrió que tenía un ambiente sustancial, que es principalmente nitrógeno con pequeñas cantidades de metano y monóxido de carbono. La presión sobre la superficie de Triton es de unos 14 μbar. En 1989 Voyager 2 nave espacial observó lo que parecía ser nubes y novatas en esta atmósfera delgada. Triton es uno de los cuerpos más fríos del Sistema Solar, con una temperatura superficial de unos 38 K (−235.2 °C). Su superficie está cubierta por nitrógeno, metano, dióxido de carbono y hielos de agua y tiene un alto albedo geométrico de más del 70%. El albedo Bond es aún más alto, alcanzando hasta el 90%. Las características de la superficie incluyen la gran capa polar sur, los aviones de cráteres antiguos cortados cruzados por el agarre y las bufandas, así como las características juveniles probablemente formadas por procesos endógenos como el criovolcismo. Voyager 2 observaciones revelaron una serie de geysers activos dentro de la tapa polar calentado por el Sol, que expulsan ciruelas a la altura de hasta 8 km. Triton tiene una densidad relativamente alta de aproximadamente 2 g/cm³ indicando que las rocas constituyen alrededor de dos tercios de su masa, y hielos (principalmente hielo de agua) el tercio restante. Puede haber una capa de agua líquida profunda dentro de Triton, formando un océano subterráneo. Debido a su órbita retrógrada y su relativa proximidad a Neptuno (cerca de lo que la Luna es a la Tierra), la desaceleración de mareas está causando que Triton se encamine hacia adentro, lo que conducirá a su destrucción en unos 3.600 millones de años.

Nereida

Nereida es la tercera luna más grande de Neptuno. Tiene una órbita prograda pero muy excéntrica y se cree que es un antiguo satélite regular que fue dispersado a su órbita actual a través de interacciones gravitacionales durante la captura de Tritón. Se ha detectado espectroscópicamente hielo de agua en su superficie. Las primeras mediciones de Nereida mostraron variaciones grandes e irregulares en su magnitud visible, que se especuló que eran causadas por una precesión forzada o una rotación caótica combinada con una forma alargada y puntos brillantes u oscuros en la superficie. Esto fue desmentido en 2016, cuando las observaciones del telescopio espacial Kepler solo mostraron variaciones menores. Los modelos térmicos basados en observaciones infrarrojas de los telescopios espaciales Spitzer y Herschel sugieren que la Nereida está sólo moderadamente alargada, lo que desfavorece la precesión forzada de la rotación. El modelo térmico también indica que la rugosidad de la superficie de Nereida es muy alta, probablemente similar a la de la luna de Saturno Hiperión.

Lunas irregulares normales

Entre las lunas irregulares restantes, Sao y Laomedeia siguen órbitas progradas, mientras que Halimede, Psamathe y Neso siguen órbitas retrógradas. Dada la similitud de sus órbitas, se sugirió que Neso y Psamathe podrían tener un origen común en la desintegración de una luna más grande. Psamathe y Neso tienen las órbitas más grandes de todos los satélites naturales descubiertos en el sistema solar hasta la fecha. Tardan más de 25 años en orbitar Neptuno a una distancia media de 125 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Neptuno tiene la esfera Hill más grande del Sistema Solar, debido principalmente a su gran distancia del Sol; esto le permite retener el control de lunas tan distantes. Sin embargo, las lunas jovianas de los grupos Carme y Pasiphae orbitan en un porcentaje mayor del radio Hill de su primaria que Psamathe y Neso.

Formación

La distribución de masa de las lunas neptunianas es la más desequilibrada de los sistemas de satélites de los planetas gigantes del Sistema Solar. Una luna, Tritón, constituye casi toda la masa del sistema, y todas las demás lunas juntas representan sólo un tercio del uno por ciento. Esto es similar al sistema lunar de Saturno, donde Titán constituye más del 95% de la masa total, pero es diferente de los sistemas más equilibrados de Júpiter y Urano. La razón del desequilibrio del actual sistema neptuniano es que Tritón fue capturado mucho después de la formación del sistema de satélites original de Neptuno, y los expertos conjeturan que gran parte del sistema fue destruido en el proceso de captura.

La órbita de Tritón en el momento de su captura habría sido muy excéntrica y habría causado perturbaciones caóticas en las órbitas de los satélites interiores neptunianos originales, provocando que colisionaran y se redujeran a un disco de escombros. Esto significa que es probable que los satélites internos actuales de Neptuno no sean los cuerpos originales que se formaron con Neptuno. Sólo después de que la órbita de Tritón se hiciera circular, algunos de los escombros pudieron volver a acrecentarse en las lunas regulares actuales.

El mecanismo de captura de Tritón ha sido objeto de varias teorías a lo largo de los años. Uno de ellos postula que Tritón fue capturado en un encuentro de tres cuerpos. En este escenario, Tritón es el miembro superviviente de un objeto binario del cinturón de Kuiper interrumpido por su encuentro con Neptuno.

Las simulaciones numéricas muestran que hay una probabilidad de 0,41 de que la luna Halimede colisionó con Nereid en algún momento del pasado. Aunque no se sabe si se ha producido alguna colisión, ambas lunas parecen tener colores similares ("verde"), lo que implica que Halimede podría ser un fragmento de Nereid.

Lista

Lunas confirmadas

Las lunas neptunianas se enumeran aquí por período orbital, del más corto al más largo. Las lunas irregulares (capturadas) están marcadas por color. Las órbitas y las distancias medias de las lunas irregulares varían en escalas de tiempo cortas debido a las frecuentes perturbaciones planetarias y solares; por lo tanto, los elementos orbitales enumerados de todas las lunas irregulares se promedian durante un período de 30.000 años: estos pueden diferir de los elementos orbitales osculadores proporcionados por otros fuentes. Todos sus elementos orbitales se basan en la época del 1 de enero de 2020. Tritón, la única luna neptuniana lo suficientemente masiva como para que su superficie se haya colapsado en un esferoide, está envalentonada.

Lunas neptunianas

Label	Nombre	Pronunciación (key)	Nombre después	Imagen	Abs.magn.	Diámetro (km)	Masa ()×1016 kg)	Axis semi-major (km)	Período orbital d)	Orbital inclinación (°)	Eccentricity	Año de descubrimiento	Discoverer
III	Naiad		Los Naiads, espíritus femeninos (nymphs) asociados con cuerpos de agua dulce		9.6	60,4 (96 × 60 × 52)	Entendido 13	48224	+0,2944	4.691	0,0047	1989	Voyager Science Team
IV	Thalassa		La diosa del mar Thalassa		8.7	81.4 (108 × 100 × 52)	Entendido 35	50074	+0.3115	0.135	0,0018	1989	Voyager Science Team
V	Despina		La ninfa Despoina		7.3	156 (180 × 148 × 128)	Entendido 170	52526	+0.3346	0,068	0,0004	1989	Voyager Science Team
VI	Galatea		Galatea, uno de los Nereids		7.2	174.8 (204 × 184 × 144)	■ 280	61953	+0.4287	0,034	0,0001	1989	Voyager Science Team
VII	Larissa		Larissa, ninfa y amante de Poseidon		6.8	194 (216 × 204 × 168)	■ 380	73548	+0.5555	0.205	0,0012	1981	Reitsema et al.
XIV	Hippocamp		Hippocampo, una criatura mítica asociada con Poseidon		10,5	34.8±4.0	■ 2.2	105283	+0.9500	0,064	0,0005	2013	Showalter et al.
VIII	Proteus		El dios del mar cambia de forma Proteus		5.0	420 (436 × 416 × 402)	Entendido 3900	117646	+1.1223	0,075	0,0005	1989	Voyager Science Team
I	Triton.		El dios del mar Triton		–1.2	2705.2±4.8 ()2709×2706×2705)	2139000	354759	5.8769	156,865	0,0000	1846	Lassell
II	Nereid.		Los Nereids, un grupo de ninfas marinas		4.4	357± 13	.2400	5504000	+360.14	5.8	0.749	1949	Kuiper
IX	Halimede.		Halimede, uno de los Nereids		10.0	Entendido 62	Entendido 12	16590100	−187930	113.1	0,286	2002	Holman et al.
XI	Sao.		Sao, uno de los Nereids		11.1	Entendido 44	■ 3.4	22239300	+2918.70	53.3	0.148	2002	Holman et al.
XII	Laomedeia.		Laomedeia, una de las Nereids		10.8	Entendido 42	■ 3.4	23502300	+3175.65	37,7	0.409	2002	Holman et al.
X	Psamathe.		Psamathe, uno de los Nereids		11.0	Entendido 40	■ 2.9	47611900	−9149.87	126.6	0.417	2003	Sheppard et al.
XIII	Neso.		Neso, uno de los Nereids		10.7	Entendido 60	Entendido 11	49871600	−9796.67	126.9	0.400	2002	Holman et al.

Lunas no confirmadas

Un sexto candidato a satélite irregular de Neptuno, denominado 'c02N4', fue descubierto en un estudio dirigido por Matthew J. Holman el 14 de agosto de 2002, pero sólo fue visto de nuevo por el Very Large Telescope el 3 de septiembre de 2002 antes de perderse posteriormente. Otros intentos de recuperar el objeto fracasaron, dejando su órbita indeterminada. Pudo haber sido un centauro en lugar de un satélite, aunque su pequeño movimiento en relación con Neptuno durante un mes sugiere que efectivamente era un satélite. Según su brillo, se estimó que el objeto tenía un diámetro de 33 km y que se encontraba a unos 25,1 millones de km (0,168 AU) de Neptuno cuando fue encontrado.