Planeta duplo

Comparação visual dos tamanhos da Terra e da Lua (à direita) e Plutão-Charon (à direita inferior)

Na astronomia, um planeta duplo (também planeta binário) é um sistema binário de satélites onde ambos os objetos são planetas, ou objetos de massa planetária, que compartilham um eixo orbital externo a ambos os corpos planetários.

Embora até um terço dos sistemas estelares na Via Láctea sejam binários, espera-se que os planetas duplos sejam muito mais raros, uma vez que a proporção típica de massa de planeta para satélite é de cerca de 1:10.000, eles são fortemente influenciados pela atração gravitacional de a estrela-mãe e de acordo com a hipótese do impacto gigante e são gravitacionalmente estáveis apenas em circunstâncias particulares.

O Sistema Solar não tem um planeta duplo oficial, no entanto, o sistema Terra-Lua às vezes é considerado um. Em materiais promocionais anunciando a missão SMART-1, a Agência Espacial Européia referiu-se ao sistema Terra-Lua como um planeta duplo.

Vários candidatos a planetas anões podem ser descritos como planetas binários. Em sua Assembléia Geral de 2006, a União Astronômica Internacional considerou uma proposta de que Plutão e Caronte fossem reclassificados como um planeta duplo, mas a proposta foi abandonada em favor da atual definição de planeta da IAU. Outros sistemas anões com satélites de massa planetária proporcionalmente grandes incluem Eris-Dysnomia, Orcus-Vanth e Ilmarë-Varda.

Sistemas de planetas duplos são comuns Asteróides binários com componentes de massa aproximadamente igual são às vezes referidos como planetas menores duplos. Estes incluem os asteroides binários 69230 Hermes e 90 Antiope e objetos binários do cinturão de Kuiper (KBOs) 79360 Sila–Nunam e 1998 WW31.

Definição de "planeta duplo"

O sistema Pluto-Charon está mais próximo do binário do que o sistema Earth-Moon (distância para não escalar).

O sistema Terra-Moon é às vezes informalmente referido como um planeta duplo (os machos são aproximadamente proporcional aos volumes, não à superfície).

Existe um debate sobre quais critérios devem ser usados para distinguir "planeta duplo" de um "sistema planeta-lua". Seguem considerações.

Ambos os corpos satisfazem o critério do planeta

Uma definição proposta no Astronomical Journal exige que ambos os corpos satisfaçam individualmente um critério de compensação de órbita para serem chamados de planeta duplo.

Proporções de massa mais próximas de 1

Uma consideração importante na definição de "planeta duplo" é a razão entre as massas dos dois corpos. Uma proporção de massa de 1 indicaria corpos de massa igual, e corpos com proporções de massa mais próximas de 1 são mais atraentes para serem rotulados como "duplos". Usando esta definição, os satélites de Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno podem ser facilmente excluídos; todos eles têm massas menores que 0,00025 (1⁄4000) dos planetas em torno dos quais eles giram. Alguns planetas anões também têm satélites substancialmente menos massivos do que os próprios planetas anões.

A exceção mais notável é o sistema Plutão-Caronte. A razão de massa de Caronte para Plutão de 0,122 (≈ 1⁄8) é próximo o suficiente de 1 para que Plutão e Caronte tenham sido frequentemente descritos por muitos cientistas como "planetas anões duplos". ("planetas duplos" antes da definição de 2006 de "planeta"). A União Astronômica Internacional (IAU) classificou anteriormente Caronte como um satélite de Plutão, mas também expressou explicitamente a vontade de reconsiderar os corpos como planetas anões duplos no futuro. Mas um relatório de 2006 classificou Caronte-Plutão como um planeta duplo.

Impressão artística do sistema Eris-Dysnomia

A razão de massa da Lua para a Terra de 0,01230 (≈ 1⁄ 81) também é notavelmente próximo de 1 quando comparado a todas as outras proporções de satélite para planeta. Consequentemente, alguns cientistas veem o sistema Terra-Lua também como um planeta duplo, embora essa seja uma visão minoritária. O único satélite de Eris, Dysnomia, tem um raio em torno de 1⁄ 4 o de Eris; assumindo densidades semelhantes (a composição composicional de Dysnomia pode ou não diferir substancialmente da de Eris), a razão de massa seria próxima de 1⁄40, um valor intermediário para as proporções Lua-Terra e Caronte-Plutão.

Os próximos critérios tentam responder à pergunta "Quão perto de 1 deve estar a razão de massa?"

Posição do centro de massa

Atualmente, a definição mais comumente proposta para um sistema de planeta duplo é aquela em que o baricentro, ao redor do qual ambos os corpos orbitam, fica fora de ambos os corpos. Sob esta definição, Plutão e Caronte são planetas anões duplos, uma vez que orbitam um ponto claramente fora de Plutão, como é visível nas animações criadas a partir de imagens da sonda espacial New Horizons em junho de 2015.

Sob esta definição, o sistema Terra-Lua não é atualmente um planeta duplo; embora a Lua seja massiva o suficiente para fazer com que a Terra faça uma revolução perceptível em torno desse centro de massa, esse ponto, no entanto, está bem dentro da Terra. No entanto, a Lua atualmente migra para fora da Terra a uma taxa de aproximadamente 3,8 cm (1,5 in) por ano; em alguns bilhões de anos, o centro de massa do sistema Terra-Lua ficará fora da Terra, o que o tornaria um sistema de planeta duplo.

Sistema Plutão-Charon: o barycenter está fora de Plutão.

O centro de massa do sistema Júpiter-Sol fica fora da superfície do Sol, embora argumentar que Júpiter e o Sol são uma estrela dupla não é análogo a argumentar que Plutão-Caronte é uma estrela dupla planeta dos anões. Júpiter é muito leve para ser um fusor; se fosse treze vezes mais pesado, atingiria a fusão do deutério e se tornaria uma anã marrom.

Valor de cabo de guerra

Isaac Asimov sugeriu uma distinção entre estruturas planeta-lua e de planeta duplo com base em parte no que ele chamou de "cabo-de-guerra" valor, que não considera seus tamanhos relativos. Essa quantidade é simplesmente a razão entre a força exercida no corpo menor pelo corpo maior (primário) e a força exercida no corpo menor pelo Sol. Isso pode ser mostrado como igual

valor de tug-of-war= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =mpmS)) (DSDp)2{displaystyle {text{tug-of-war value}}={frac Não. {p} }}{m_{mathrm {s} }}}cdot left({frac {d_{mathrm {s} }}{d_{mathrm {p} }}}right)^{2}}

onde m_p é a massa do primário (o corpo maior), m_s é a massa do Sol, d_s é a distância entre o corpo menor e o Sol, e d_p é a distância entre o corpo menor e o primário. O valor do cabo de guerra não depende da massa do satélite (o corpo menor).

Esta fórmula realmente reflete a relação dos efeitos gravitacionais no corpo menor do corpo maior e do Sol. O número do cabo de guerra para a lua de Saturno, Titã, é 380, o que significa que o domínio de Saturno sobre Titã é 380 vezes mais forte que o domínio do Sol sobre Titã. O valor do cabo de guerra de Titã pode ser comparado com o da lua de Saturno, Phoebe, que tem um valor de cabo de guerra de apenas 3,5. Portanto, o domínio de Saturno sobre Phoebe é apenas 3,5 vezes mais forte do que o domínio do Sol sobre Phoebe.

Asimov calculou valores de cabo de guerra para vários satélites dos planetas. Ele mostrou que mesmo o maior gigante gasoso, Júpiter, tinha apenas uma posição ligeiramente melhor do que o Sol em seus satélites externos capturados, alguns com valores de cabo de guerra não muito superiores a um. Em quase todos os cálculos de Asimov, o valor do cabo-de-guerra foi maior que um, então nesses casos o Sol perde o cabo-de-guerra com os planetas. A única exceção foi a Lua da Terra, onde o Sol vence o cabo de guerra com um valor de 0,46, o que significa que a influência da Terra na Lua é menos da metade da do Sol. s. Asimov incluiu isso com seus outros argumentos de que a Terra e a Lua deveriam ser consideradas um planeta binário.

Podemos olhar para a Lua, então, como nem um verdadeiro satélite da Terra nem um capturado, mas como um planeta em sua própria direita, movendo-se sobre o Sol em um passo cuidadoso com a Terra. De dentro do sistema Terra-Lua, a maneira mais simples de imaginar a situação é ter a Lua girar sobre a Terra; mas se você fosse desenhar uma imagem das órbitas da Terra e da Lua sobre o Sol exatamente para escalar, você veria que a órbita da Lua está em toda parte concave em direção ao Sol. É sempre "queda para" o Sol. Todos os outros satélites, sem exceção, "queda" do Sol através de parte de suas órbitas, capturados como eles são pela tração superior de seus planetas primários - mas não a Lua.

—Isaac Asimov

Veja a seção Caminho da Terra e da Lua ao redor do Sol na seção "Órbita da Lua" artigo para uma explicação mais detalhada.

Esta definição de planeta duplo depende da distância do par ao Sol. Se o sistema Terra-Lua orbitasse mais longe do Sol do que agora, a Terra venceria o cabo de guerra. Por exemplo, na órbita de Marte, o valor do cabo de guerra da Lua seria 1,05. Além disso, várias luas minúsculas descobertas desde a proposta de Asimov se qualificariam como planetas duplos por esse argumento. As pequenas luas externas de Netuno, Neso e Psamathe, por exemplo, têm valores de cabo de guerra de 0,42 e 0,44, menos do que a Lua da Terra. No entanto, suas massas são minúsculas em comparação com as de Netuno, com uma proporção estimada de 1,5×10⁻⁹ (1⁄700.000.000) e 0,4×10^-9 (1⁄2.500.000.000).

Formação do sistema

Uma consideração final é a forma como os dois corpos chegaram a formar um sistema. Acredita-se que ambos os sistemas Terra-Lua e Plutão-Caronte tenham sido formados como resultado de impactos gigantes: um corpo foi impactado por um segundo corpo, resultando em um disco de detritos e, por acreção, dois novos corpos se formaram ou um novo corpo formado, com o corpo maior permanecendo (mas alterado). No entanto, um impacto gigante não é uma condição suficiente para dois corpos serem "planetas duplos". porque tais impactos também podem produzir pequenos satélites, como os quatro pequenos satélites exteriores de Plutão.

Uma hipótese agora abandonada para a origem da Lua foi chamada de "hipótese do planeta duplo"; a ideia era que a Terra e a Lua se formaram na mesma região do disco protoplanetário do Sistema Solar, formando um sistema sob interação gravitacional. Essa ideia também é uma condição problemática para definir dois corpos como "planetas duplos" porque os planetas podem "capturar" luas através da interação gravitacional. Por exemplo, acredita-se que as luas de Marte (Phobos e Deimos) sejam asteroides capturados há muito tempo por Marte. Tal definição também consideraria Netuno-Tritão um planeta duplo, já que Tritão era um corpo do cinturão de Kuiper do mesmo tamanho e composição semelhante a Plutão, posteriormente capturado por Netuno.