Lunas de Plutón
- Top: La luna más grande de Plutón, Charon, con su oscuro Mordor Macula
- Medio: Hydra (izquierda) y Nix (derecho)
- Tema: Kerberos (izquierda) y Styx (derecho)
El planeta enano Plutón tiene cinco satélites naturales. En orden de distancia de Plutón, son Caronte, Estigia, Nix, Kerberos e Hidra. Caronte, el más grande, está mutuamente bloqueado por mareas con Plutón, y es lo suficientemente masivo como para que Plutón y Caronte a veces sean considerados un planeta enano binario.
Historia
La luna más grande e interna, Caronte, fue descubierta por James Christy el 22 de junio de 1978, casi medio siglo después del descubrimiento de Plutón. Esto llevó a una revisión sustancial de las estimaciones del tamaño de Plutón, que previamente habían asumido que la masa observada y la luz reflejada del sistema eran todas atribuibles a Plutón únicamente.
Los astrónomos del equipo de búsqueda de Plutón que se preparaban para la misión New Horizons y trabajaban con el Telescopio Espacial Hubble fotografiaron dos lunas adicionales el 15 de mayo de 2005, que recibió las designaciones provisionales S/2005 P. 1 y S/2005 P 2. La Unión Astronómica Internacional nombró oficialmente a estas lunas Nix (o Plutón II, la interior de las dos lunas, antes P 2) e Hidra (Plutón III, la luna exterior, antes P 1), el 21 Junio de 2006. Kerberos, anunciado el 20 de julio de 2011, fue descubierto mientras buscaba anillos plutonianos. El descubrimiento de Styx se anunció el 7 de julio de 2012 mientras se buscaban peligros potenciales para New Horizons.
Caronte
Caronte tiene aproximadamente la mitad del diámetro de Plutón y es lo suficientemente masivo (casi un octavo de la masa de Plutón) que el baricentro del sistema se encuentra entre ellos, aproximadamente a 960 km sobre la superficie de Plutón. Caronte y Plutón también están bloqueados por mareas, de modo que siempre presentan la misma cara entre sí. La Asamblea General de la IAU en agosto de 2006 consideró una propuesta para reclasificar a Plutón y Caronte como un planeta doble, pero la propuesta fue abandonada. Al igual que Plutón, Caronte es una esfera perfecta dentro de la incertidumbre de medición.
Lunas pequeñas
.jpg)
Las cuatro pequeñas lunas circumbinarias de Plutón orbitan a Plutón a entre dos y cuatro veces la distancia de Caronte, desde Styx a 42.700 kilómetros hasta Hydra a 64.800 kilómetros del baricentro del sistema. Tienen órbitas progradadas casi circulares en el mismo plano orbital que Caronte.
Todos son mucho más pequeños que Caronte. Nix e Hydra, los dos más grandes, tienen aproximadamente 42 y 55 kilómetros en su eje más largo respectivamente, y Styx y Kerberos tienen 7 y 12 kilómetros respectivamente. Los cuatro tienen forma irregular.
Características
El sistema de Plutón es muy compacto y en gran medida vacío: las lunas progradas podrían orbitar de manera estable a Plutón hasta el 53% del radio de Hill (la zona gravitacional de influencia de Plutón) de 6 millones de kilómetros, o hasta el 69% durante lunas retrógradas. Sin embargo, sólo el 3% interior de la región donde las órbitas prógradas serían estables está ocupado por satélites, y la región desde Styx hasta Hydra está tan apretada que hay poco espacio para más lunas con órbitas estables dentro de esta región. Una intensa búsqueda realizada por New Horizons confirmó que no existen lunas de más de 4,5 km de diámetro a distancias de hasta 180.000 km de Plutón (6% de la región estable para lunas prógradas), suponiendo que sean similares a Caronte. albedos de 0,38 (para distancias más pequeñas, este umbral es aún menor).
Se confirma que las órbitas de las lunas son circulares y coplanares, con inclinaciones que difieren menos de 0,4° y excentricidades inferiores a 0,005.
El descubrimiento de Nix e Hydra sugirió que Plutón podría tener un sistema de anillos. Los impactos de cuerpos pequeños podrían expulsar escombros de las lunas pequeñas que pueden formar un sistema de anillos. Sin embargo, los datos de un estudio óptico profundo realizado por la Cámara Avanzada para Sondeos del Telescopio Espacial Hubble, de estudios de ocultación y más tarde de New Horizons, sugieren que no existe ningún sistema de anillos.
Resonancias
Se cree que Styx, Nix y Hydra están en una resonancia orbital de 3 cuerpos Laplace con períodos orbitales en una proporción de 18:22:33. Las proporciones deben ser exactas cuando se tenga en cuenta la precesión orbital. Nix y Hydra están en una simple resonancia 2:3. Styx y Nix están en una resonancia de 9:11, mientras que la resonancia entre Styx y Hydra tiene una relación de 6:11. La resonancia Laplace también significa que los ratios de periodos sinódicos son entonces tales que hay 5 conjunciones Styx-Hydra y 3 conjunciones Nix-Hydra para cada 2 conjunciones de Styx y Nix. Si λ λ {displaystyle lambda } denota la longitud media y CCPR CCPR {displaystyle Phi el ángulo de libración, entonces la resonancia puede ser formulada como CCPR CCPR =3λ λ StSí.x− − 5λ λ Nix+2λ λ HSí.dra=180∘ ∘ {displaystyle Phi =3lambda _{rm {Styx}-5lambda _{rm} {Nix}+2lambda _{rm} [Hydra]=180^{circ }. Como con la resonancia de Laplace de los satélites galileos de Júpiter, nunca se producen triples conjunciones. CCPR CCPR {displaystyle Phi libra alrededor de 180° con una amplitud de al menos 10°.
Todas las lunas circumbinarias exteriores también están cerca de la resonancia de movimiento medio con el período orbital Caronte-Plutón. Styx, Nix, Kerberos e Hydra están en una secuencia 1:3:4:5:6 de resonancias cercanas, con Styx aproximadamente el 5,4% de su resonancia, Nix aproximadamente el 2,7%, Kerberos aproximadamente el 0,6% e Hydra aproximadamente el 0,3%. Puede ser que estas órbitas se originaran como resonancias forzadas cuando Caronte fue impulsado por las mareas a su órbita sincrónica actual, y luego liberado de la resonancia cuando la excentricidad orbital de Caronte fue amortiguada por las mareas. El par Plutón-Caronte crea fuertes fuerzas de marea, y el campo gravitacional en las lunas exteriores varía un 15% de pico a pico.
Sin embargo, se calculó que una resonancia con Caronte podría impulsar a Nix o a Hydra a su órbita actual, pero no a ambas: impulsar a Hydra habría requerido una excentricidad caroniana cercana a cero de 0,024, mientras que impulsar a Nix habría requerido una excentricidad mayor. excentricidad de al menos 0,05. Esto sugiere que Nix e Hydra fueron, en cambio, material capturado, formado alrededor de Plutón-Caronte y migraron hacia adentro hasta quedar atrapados en resonancia con Caronte. La existencia de Kerberos y Styx puede respaldar esta idea.
Rotación
(animación; 01:00; liberado 10 de noviembre de 2015)
Antes de la misión New Horizons, Nix, Hidra, Styx y Kerberos Se predijo que girarían caóticamente o caerían.
Sin embargo, las imágenes de New Horizons descubrieron que no habían experimentado mareas. girado hasta casi un estado sincrónico de giro donde se esperaría una rotación o caída caótica. Las imágenes de New Horizons encontraron que las 4 lunas estaban en alta oblicuidad. Cualquiera nacieron de esa manera, o fueron inclinados por una resonancia de precesión de espín. Styx puede estar experimentando variaciones de oblicuidad intermitentes y caóticas.
Mark R. Showalter había especulado que "Nix puede voltear todo su polo". De hecho, podría ser posible pasar un día en Nix en el que el sol salga por el este y se ponga por el norte. Tiene un aspecto casi aleatorio por la forma en que gira." Sólo se sabe que otra luna, Hiperión, de Saturno, cae, aunque es probable que las lunas de Haumea también lo hagan.
Origen
Se sospecha que el sistema de satélites de Plutón fue creado por una colisión masiva, similar al impacto de Theia que se cree que creó la Luna. En ambos casos, los elevados momentos angulares de las lunas sólo pueden explicarse mediante este escenario. Las órbitas casi circulares de las lunas más pequeñas sugieren que también se formaron en esta colisión, en lugar de ser objetos capturados del Cinturón de Kuiper. Esto y sus resonancias orbitales cercanas con Caronte (ver más abajo) sugieren que se formaron más cerca de Plutón de lo que están en la actualidad y migraron hacia afuera cuando Caronte alcanzó su órbita actual. Su color gris es diferente al de Plutón, uno de los cuerpos más rojos del Sistema Solar. Se cree que esto se debe a una pérdida de volátiles durante el impacto o la posterior coalescencia, dejando las superficies de las lunas dominadas por hielo de agua. Sin embargo, tal impacto debería haber creado escombros adicionales (más lunas), pero New Horizons no descubrió lunas ni anillos, lo que descarta más lunas de tamaño significativo orbitando Plutón.
Lista
Las lunas de Plutón se enumeran aquí por período orbital, del más corto al más largo. Caronte, que es lo suficientemente masivo como para haber colapsado en un esferoide en algún momento de su historia, está resaltado en violeta claro. Se ha añadido Plutón para comparar. Todos los elementos están con respecto al baricentro Plutón-Caronte. La distancia media de separación entre los centros de Plutón y Caronte es de 19.596 km.
| Label | Nombre (pronunciación) | Nombre después | Imagen | Diámetro (km) | Masa (×1019 kg) | Semi-major eje (km) | Período orbital (días) | Resonancia orbital (en relación con Charon) | Eccentricity | Inclinación (°) (para el Ecuador de Plutón) | Visual magnitud (medio) | Discovery año | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Plutón | Plutón, dios romano del inframundo | .jpg) | 2376.6±3.2 | 1305±7 | 2035 | 6.38723 | 1: 1 | 0,0022 | 0,001 | 15.1 | 1930 | ||
| I | Charon | , | Charon, transbordador del inframundo en la mitología griega |  | 1212±1 | 158,7±1,5 | 17536±3 | 6.38723 | 1: 1 | 0,0022 | 0,080 | 16.8 | 1978 |
| V | Styx | El mítico río Styx y su diosa epónima | .jpg) | 16 × 9 × 8 | 0,00075 | 42656±78 | 20.16155 | 1: 3.16 | 0,00579 | 0.81±0.16 | 27 | 2012 | |
| II | Nix | Deletreo egipcio de Nyx, diosa de la noche en la mitología griega |  | 49.8 × 33.2 × 31.1 | 0,005±0,004 | 48694±3 | 24.85463 | 1: 3.89 | 0,00204 | 0.133±0,008 | 23,7 | 2005 | |
| IV | Kerberos | La ortografía griega de Cerberus, el perro de muchos cabezas que guarda el inframundo griego | .jpg) | 19 × 10 × 9 | 0,0016±0,0009 | 57783±19 | 32.16756 | 1: 5.04 | 0,00328 | 0,3989±0,037 | 26 | 2011 | |
| III | Hydra | La Hydra, la serpiente de muchos cabezas que protege al inframundo griego |  | 50.9 × 36.1 × 30.9 | 0,005±0,004 | 64738±3 | 38.20177 | 1: 5.98 | 0,00586 | 0.242±0,005 | 23.3 | 2005 | |
Modelo a escala del sistema Plutón
Plutón y sus cinco lunas, incluyendo la ubicación del barícentro del sistema. Las dimensiones y distancias de los cuerpos son a escala.
Eventos mutuos
Los tránsitos ocurren cuando una de las lunas de Plutón pasa entre Plutón y el Sol. Esto ocurre cuando uno de los satélites' Los nodos orbitales (los puntos donde sus órbitas cruzan la eclíptica de Plutón) se alinean con Plutón y el Sol. Esto sólo puede ocurrir en dos puntos de la órbita de Plutón; coincidentemente, estos puntos están cerca del perihelio y afelio de Plutón. Las ocultaciones ocurren cuando Plutón pasa frente a uno de sus satélites y lo bloquea.
Caronte tiene un diámetro angular de 4 grados de arco visto desde la superficie de Plutón; el Sol parece mucho más pequeño, sólo de 39 a 65 segundos de arco. En comparación, la Luna vista desde la Tierra tiene un diámetro angular de sólo 31 minutos de arco, o poco más de medio grado de arco. Por tanto, Caronte parecería tener ocho veces el diámetro, o 25 veces el área de la Luna; Esto se debe a la proximidad de Caronte a Plutón más que al tamaño, ya que a pesar de tener poco más de un tercio del radio lunar, la Luna de la Tierra está 20 veces más distante de la superficie de la Tierra que Caronte. de Plutón. Esta proximidad garantiza además que una gran proporción de la superficie de Plutón pueda experimentar un eclipse. Debido a que Plutón siempre presenta la misma cara hacia Caronte debido al bloqueo de las mareas, solo el hemisferio que mira a Caronte experimenta eclipses solares por parte de Caronte.
Las lunas más pequeñas pueden proyectar sombras en otros lugares. Los diámetros angulares de las cuatro lunas más pequeñas (vistas desde Plutón) son inciertos. El de Nix es de 3 a 9 minutos de arco y el de Hydra es de 2 a 7 minutos. Son mucho más grandes que el diámetro angular del Sol, por lo que los eclipses solares totales son causados por estas lunas.
Los eclipses de Styx y Kerberos son más difíciles de estimar, ya que ambas lunas son muy irregulares, con dimensiones angulares de 76,9 x 38,5 a 77,8 x 38,9 segundos de arco para Styx, y de 67,6 x 32,0 a 68,0 x 32,2 para Kerberos. Como tal, Styx no tiene eclipses anulares, siendo su eje más ancho más de 10 segundos de arco más grande que el Sol en su punto más grande. Sin embargo, Kerberos, aunque es un poco más grande, no puede producir eclipses totales ya que su eje menor más grande tiene apenas 32 segundos de arco. Los eclipses de Kerberos y Styx consistirán enteramente en eclipses parciales e híbridos, siendo extremadamente raros los eclipses totales.
El próximo período de eventos mutuos debido a Caronte comenzará en octubre de 2103, alcanzará su punto máximo en 2110 y finalizará en enero de 2117. Durante este período, los eclipses solares ocurrirán una vez cada día plutoniano, con una duración máxima de 90 minutos.
Exploración
El sistema Plutón fue visitado por la nave espacial New Horizons en julio de 2015. Se obtuvieron imágenes con resoluciones de hasta 330 metros por píxel de Nix y de hasta 1,1 kilómetros por píxel de Hydra. Se devolvieron imágenes de menor resolución de Styx y Kerberos.