Planeta doble

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Un sistema binario donde dos objetos de masa planetaria comparten un eje orbital externo a ambos
Comparación visual de los tamaños de la Tierra y la Luna (a la derecha) y Plutón (a la derecha)

En astronomía, un planeta doble (también planeta binario) es un sistema binario de satélites en el que ambos objetos son planetas, u objetos de masa planetaria, que comparten un eje orbital. externa a ambos cuerpos planetarios.

Aunque hasta un tercio de los sistemas estelares de la Vía Láctea son binarios, se espera que los planetas dobles sean mucho más raros dado que la proporción típica de masa de planeta a satélite es de alrededor de 1:10000, están fuertemente influenciados por la atracción gravitacional de la estrella madre y de acuerdo con la hipótesis del impacto gigante y son gravitacionalmente estables solo en circunstancias particulares.

Los asteroides binarios con componentes de aproximadamente la misma masa a veces se denominan planetas menores dobles. Estos incluyen asteroides binarios 69230 Hermes y 90 Antiope y objetos binarios del cinturón de Kuiper (KBO) 79360 Sila–Nunam y 1998 WW31.

En su Asamblea General de 2006, la Unión Astronómica Internacional consideró una propuesta para reclasificar a Plutón y Caronte como un planeta doble, pero la propuesta fue abandonada a favor de la definición actual de planeta de la IAU. En los materiales promocionales que anuncian la misión SMART-1, la Agencia Espacial Europea se refirió al sistema Tierra-Luna como un planeta doble.

Definición de "planeta doble"

El sistema Pluto-Charon está más cerca del binario que el sistema Tierra-Moon (distance not to scale).
El sistema Tierra-Moon a veces se conoce informalmente como un planeta doble (las masas son aproximadamente proporcionales a los volúmenes, no a la superficie).

Existe un debate sobre qué criterios deben usarse para distinguir "doble planeta" de un "sistema planeta-luna". Las siguientes son consideraciones.

Ambos cuerpos satisfacen el criterio del planeta

Una definición propuesta en el Astronomical Journal exige que ambos cuerpos satisfagan individualmente un criterio de despeje de órbita para ser llamados planetas dobles.

Razones de masa más cercanas a 1

Una consideración importante al definir "doble planeta" es la razón de las masas de los dos cuerpos. Una relación de masa de 1 indicaría cuerpos de igual masa, y los cuerpos con relaciones de masa más cercanas a 1 son más atractivos para etiquetarlos como "dobles". Usando esta definición, los satélites de Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno pueden excluirse fácilmente; todos tienen masas inferiores a 0,00025 (14000) de los planetas alrededor de los cuales giran. Algunos planetas enanos también tienen satélites sustancialmente menos masivos que los propios planetas enanos.

La excepción más notable es el sistema Plutón-Caronte. La relación de masa de Caronte a Plutón de 0,122 (≈ 18) está tan cerca de 1 que Plutón y Caronte han sido descritos con frecuencia por muchos científicos como "planetas enanos dobles" ("planetas dobles" antes de la definición de 2006 de "planeta"). La Unión Astronómica Internacional (IAU) clasificó anteriormente a Caronte como un satélite de Plutón, pero también expresó explícitamente la voluntad de reconsiderar los cuerpos como planetas enanos dobles en el futuro. Pero un informe de 2006 clasificó a Caronte-Plutón como un planeta doble.

La proporción de masa de la Luna a la Tierra de 0,01230 (≈ 1 81) también está notablemente cerca de 1 en comparación con todas las demás proporciones de satélite a planeta. En consecuencia, algunos científicos también ven el sistema Tierra-Luna como un planeta doble, aunque esta es una opinión minoritaria. El satélite solitario de Eris, Dysnomia, tiene un radio de alrededor de 1 4 el de Eris; asumiendo densidades similares (la composición de Dysnomia puede o no diferir sustancialmente de la de Eris), la relación de masa estaría cerca de 140, un valor intermedio a las proporciones Luna-Tierra y Caronte-Plutón.

Los siguientes criterios intentan responder a la pregunta "¿Qué tan cerca de 1 debe estar la relación de masa?"

Sistema Plutón-Charon: el barycenter se encuentra fuera de Plutón.

Posición del centro de masa

Actualmente, la definición propuesta más comúnmente para un sistema de dos planetas es aquella en la que el baricentro, alrededor del cual ambos cuerpos orbitan, se encuentra fuera de ambos cuerpos. Según esta definición, Plutón y Caronte son planetas enanos dobles, ya que orbitan un punto claramente fuera de Plutón, como se ve en las animaciones creadas a partir de imágenes de la sonda espacial New Horizons en junio de 2015.

Según esta definición, el sistema Tierra-Luna no es actualmente un planeta doble; aunque la Luna es lo suficientemente masiva como para hacer que la Tierra haga una revolución notable alrededor de este centro de masa, este punto, sin embargo, se encuentra bien dentro de la Tierra. Sin embargo, la Luna actualmente migra hacia afuera de la Tierra a una velocidad de aproximadamente 3,8 cm (1,5 pulgadas) por año; en unos pocos miles de millones de años, el centro de masa del sistema Tierra-Luna estará fuera de la Tierra, lo que lo convertiría en un sistema de dos planetas.

El centro de masa del sistema Júpiter-Sol se encuentra fuera de la superficie del Sol, aunque argumentar que Júpiter y el Sol son una estrella doble no es análogo a argumentar que Plutón-Caronte es una estrella doble. planeta enano. Júpiter es demasiado ligero para ser un fusor; si fuera trece veces más pesado, lograría la fusión del deuterio y se convertiría en una enana marrón.

Valor de tira y afloja

Isaac Asimov sugirió una distinción entre estructuras de planeta-luna y de doble planeta basándose en parte en lo que él llamó un "tira y afloja" valor, que no considera sus tamaños relativos. Esta cantidad es simplemente la relación entre la fuerza ejercida sobre el cuerpo más pequeño por el cuerpo más grande (primario) y la fuerza ejercida por el Sol sobre el cuerpo más pequeño. Esto se puede demostrar que es igual

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donde mp es la masa del primario (el cuerpo más grande), ms es la masa del Sol, ds es la distancia entre el cuerpo más pequeño y el Sol, y dp es la distancia entre el cuerpo más pequeño y el primario. El valor de tira y afloja no depende de la masa del satélite (el cuerpo más pequeño).

Esta fórmula en realidad refleja la relación de los efectos gravitacionales sobre el cuerpo más pequeño del cuerpo más grande y del Sol. La cifra de tira y afloja para la luna de Saturno, Titán, es 380, lo que significa que el dominio de Saturno sobre Titán es 380 veces más fuerte que el dominio del Sol sobre Titán. El valor de tira y afloja de Titán se puede comparar con el de la luna Febe de Saturno, que tiene un valor de tira y afloja de solo 3,5. Entonces, el dominio de Saturno sobre Febe es solo 3,5 veces más fuerte que el dominio del Sol sobre Febe.

Asimov calculó valores de tira y afloja para varios satélites de los planetas. Demostró que incluso el gigante gaseoso más grande, Júpiter, tenía solo un agarre ligeramente mejor que el Sol en sus satélites exteriores capturados, algunos con valores de tira y afloja no mucho más altos que uno. En casi todos los cálculos de Asimov, se encontró que el valor del tira y afloja era mayor que uno, por lo que en esos casos el Sol pierde el tira y afloja con los planetas. La única excepción fue la Luna de la Tierra, donde el Sol gana el tira y afloja con un valor de 0,46, lo que significa que el control de la Tierra sobre la Luna es menos de la mitad que el del Sol. s. Asimov incluyó esto con sus otros argumentos de que la Tierra y la Luna deberían considerarse un planeta binario.

Podríamos mirar a la Luna, entonces, como ni un verdadero satélite de la Tierra ni uno capturado, sino como un planeta en su propio derecho, moviéndose alrededor del Sol en un paso cuidadoso con la Tierra. Desde el interior del sistema Tierra – Sol, la forma más simple de medir la situación es tener la Luna girando sobre la Tierra; pero si usted fuera a dibujar una imagen de las órbitas de la Tierra y la Luna sobre el Sol exactamente para escalar, usted vería que la órbita de la Luna está en todas partes concave hacia el Sol. Siempre está "cayendo hacia" el Sol. Todos los otros satélites, sin excepción, "caer" del Sol a través de parte de sus órbitas, atrapados como son por la atracción superior de sus planetas primarios – pero no la Luna.

Isaac Asimov

Vea la sección Ruta de la Tierra y la Luna alrededor del Sol en la sección "Órbita de la Luna" artículo para una explicación más detallada.

Esta definición de planeta doble depende de la distancia del par al Sol. Si el sistema Tierra-Luna orbitara más lejos del Sol de lo que lo hace ahora, entonces la Tierra ganaría el tira y afloja. Por ejemplo, en la órbita de Marte, el valor de tira y afloja de la Luna sería 1,05. Además, varias lunas diminutas descubiertas desde la propuesta de Asimov calificarían como planetas dobles según este argumento. Las pequeñas lunas exteriores de Neptuno, Neso y Psamathe, por ejemplo, tienen valores de tira y afloja de 0,42 y 0,44, menos que los de la Luna de la Tierra. Sin embargo, sus masas son diminutas en comparación con las de Neptuno, con una proporción estimada de 1,5×10−9 (1700,000,000) y 0.4×10−9 (12,500,000,000).

Formación del sistema

Una consideración final es la forma en que los dos cuerpos llegaron a formar un sistema. Se cree que los sistemas Tierra-Luna y Plutón-Caronte se formaron como resultado de impactos gigantes: un cuerpo fue impactado por un segundo cuerpo, lo que resultó en un disco de escombros y, a través de la acreción, se formaron dos nuevos cuerpos o uno nuevo. cuerpo formado, quedando el cuerpo más grande (pero cambiado). Sin embargo, un impacto gigante no es una condición suficiente para que dos cuerpos sean "planetas dobles" porque tales impactos también pueden producir pequeños satélites, como los cuatro pequeños satélites exteriores de Plutón.

Una hipótesis ahora abandonada sobre el origen de la Luna en realidad se llamó "hipótesis del planeta doble"; la idea era que la Tierra y la Luna se formaron en la misma región del disco protoplanetario del Sistema Solar, formando un sistema bajo interacción gravitacional. Esta idea también es una condición problemática para definir dos cuerpos como "planetas dobles" porque los planetas pueden "capturar" lunas a través de la interacción gravitacional. Por ejemplo, se cree que las lunas de Marte (Fobos y Deimos) son asteroides capturados hace mucho tiempo por Marte. Tal definición también consideraría a Neptuno-Tritón como un planeta doble, ya que Tritón era un cuerpo del cinturón de Kuiper del mismo tamaño y composición similar a Plutón, luego capturado por Neptuno.

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