¿Cuál es el número máximo de lunas que podría tener la Tierra?

En un estudio reciente publicado en ‘Earth and Planetary Astrophysics‘, un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en Arlington, la Universidad Estatal de Valdosta, el Instituto de Tecnología de Georgia y el Observatorio Nacional de Radioastronomía estimó cuántas lunas teóricamente podrían orbitar la Tierra manteniendo las condiciones presentes tales como la estabilidad orbital. Este estudio abre el potencial para una mejor comprensión de los procesos de formación planetaria que también podrían aplicarse a la identificación de exolunas que posiblemente orbiten alrededor de exoplanetas similares a la Tierra.

«En un trabajo anterior, examiné el empaquetamiento de planetas para el binario Alpha Centauri», dijo el Dr. Billy Quarles, Profesor Asistente de Astronomía y Astrofísica en la Universidad Estatal de Valdosta y coautor del estudio. “En ese caso, desarrollé una estimación de la cantidad de planetas que podrían existir dentro de la zona habitable de cada estrella. En ese escenario, la zona habitable proporcionó condiciones de contorno naturales, donde pude usar el mismo formalismo dinámico para el problema de las lunas (usando el sistema Tierra-Sol como binario). Para definir el límite exterior, uno de mis coautores desarrolló un esquema que podríamos usar. Combinando estas ideas, esperábamos que fueran posibles un número de objetos mayor a: 10 del tamaño de Ceres, 6 del tamaño de Plutón y 4 del tamaño de la Luna (es decir, la Tabla 2 de nuestro artículo)”.

La Tierra con múltiples lunas. 
Crédito: Dr. Billy Quarles; Creado usando ‘Universe Sandbox‘.

Si bien hay más de 200 lunas en nuestro Sistema Solar, solo tres orbitan planetas terrestres (rocosos): nuestra Luna alrededor de la Tierra, y Fobos y Deimos alrededor de Marte. Las más de 200 lunas restantes orbitan todos los gigantes gaseosos, incluyendo a Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Como señala el estudio, se espera esta gran diferencia ya que “experimentan diferentes mecanismos de formación y procesos de evolución orbital”El estudio analiza cómo el número máximo permitido de lunas que podrían existir alrededor de la Tierra depende de los tamaños asumidos de las propias lunas. En este caso, los investigadores utilizaron objetos del tamaño de Ceres, Plutón y la Luna para determinar cuántos de cada uno podrían orbitar la Tierra con éxito. Los resultados mostraron que la estabilidad orbital podría mantenerse con un número de satélites de hasta 7 ± 1 con la masa de Ceres, 4 ± 1 con la masa de Plutón y 3 ± 1 lunas con la masa de la Luna.

“La sorpresa fue que los prototipos de menor masa eran más limitados, lo que atribuimos a su mayor probabilidad de dispersión (debido a una menor inercia)”, dijo Quarles. “Las perturbaciones de las lunas vecinas son suficientes para causar una dispersión sustancial en unos pocos miles de años. Tuvimos que reducir el número de lunas para dar cuenta de esto”.

Como se ve con las lunas galileanas de Júpiter, los satélites pequeños que orbitan un cuerpo planetario mucho más grande pueden dar como resultado lo que se conoce como calentamiento por marea, donde el estiramiento y la compresión constantes de los satélites mucho más pequeños conducen a resultados interesantes, que incluyen vulcanismo en Io y un océano interior en Europa. Pero, ¿podría un sistema de varias lunas con la Tierra experimentar estos mismos resultados también?

“El calentamiento por marea de las propias lunas puede ser posible, pero no está claro el alcance del calentamiento sin realizar simulaciones detalladas”, dijo el Dr. Quarles. “Es tentador sugerir que la luna más interna podría parecerse a Io, pero su calentamiento por marea se debe en parte a las resonancias del movimiento medio con las otras lunas galileanas. En nuestros sistemas, las resonancias de movimiento medio desestabilizan en gran medida el sistema de satélites porque el Sol suma al crecimiento de la excentricidad de cada luna y a la eventual dispersión”.

Junto con el potencial de calentamiento por mareas, este estudio también amplía potencialmente la búsqueda de exolunas que orbitan exoplanetas. Desafortunadamente, mientras que el número de exoplanetas confirmados es de miles, el número de exolunas confirmadas es actualmente menos de una fracción de ese número.

“Actualmente tenemos 2 exolunas candidatas (Kepler-1625b-i y Kepler-1708b-i), pero sus respectivos planetas anfitriones son similares a Júpiter”, dijo el Dr. Quarles. “Las lunas candidatas también son más grandes que la Tierra. Estos casos más exóticos pueden ser más fáciles de identificar de manera similar a cómo los Júpiter calientes eran más fáciles de detectar respecto de planetas más pequeños en los primeros días de los exoplanetas. Sin embargo, se descubrieron múltiples sistemas de planetas poco después de los primeros exoplanetas auténticos. Esperamos algo similar para las exolunas. Cuando tenemos múltiples exolunas candidatas orbitando el mismo planeta, entonces nuestro trabajo tendrá más utilidad. Las restricciones que encontramos son bastante optimistas, donde condiciones más realistas probablemente limitarán aún más la cantidad de lunas. En mediciones fotométricas, los objetos de fondo podrían imitar la señal de tránsito de una exoluna candidata y nuestro trabajo brinda una base física para limitar el número de lunas esperadas al probar diferentes hipótesis”.

El Dr. Suman Satyal, Profesor Asistente Adjunto de Física en la Universidad de Texas en Arlington y autor principal del estudio, dijo que dado que la Tierra puede tener más de una luna, esto «aumenta la probabilidad» de detectar exolunas. “Esto debería dar una idea a los observadores de exolunas sobre el límite superior del número de lunas alrededor de un planeta de masa terrestre que orbita una estrella similar al Sol”, dijo.

¿Cuántas exolunas hay en el cosmos? ¿Existe un exoplaneta similar a la Tierra con múltiples exolunas capaces de albergar vida? ¡Solo el tiempo lo dirá, y es por eso que somos científicos!

Como siempre, ¡sigan haciendo ciencia y sigan mirando hacia arriba!

Fuente: Universe Today.

Artículo original: What is the Maximum Number of Moons that Earth Could Have?’ Laurence Tognetti. August 18, 2022.

Material relacionado

Sobre la dificultad de encontrar exolunas

A)_ Un reciente posible descubrimiento

Representación artística de una luna orbitando un planeta gigante.
Crédito: Sci-News.com.

Las lunas en nuestro Sistema Solar son muy comunes. De hecho, vemos uno todas las noches. También sabemos sobre Fobos y Deimos, los mundos oceánicos de Júpiter e incluso sobre el metano en la mayor de las lunas de Saturno. La idea de que un planeta tenga una luna es tan natural para nosotros: hemos observado muchas de ellas en el Sistema Solar. 

Sin embargo, ¿los planetas en otros sistemas planetarios (los llamamos ‘exoplanetas’) tienen lunas? Bueno, no sabemos si hemos observado alguna todavía. En la literatura, solo hay una »exoluna» (luna de un planeta en un sistema planetario más allá del nuestro). Un estudio reciente afirma haber encontrado seis nuevas exolunas. Este es un gran problema. Si se valida, tal descubrimiento representaría un gran paso adelante en la detección de exolunas. En nuestro Sistema Solar, los estudios de las lunas han podido decirnos mucho sobre la formación del sistema y la composición de los planetas. También nos proporcionó pistas potenciales sobre cómo comenzó la vida en la Tierra. Por lo tanto, los descubrimientos de exolunas podrían ayudarnos a comprender los exoplanetas que estamos observando. 

El trabajo siguiente hizo un análisis riguroso de cada uno de estos seis candidatos a exoluna y no concluyó que alguno de ellos fuera una exoluna. 

B)_ Kepler-1625b y su elusiva exoluna

Comparación entre el sistema Kepler-1625b y el sistema Tierra-Luna. Agrandar imagen.  Crédito: NASA/ESA/STScI.

¿Tienen los exoplanetas exo lunas?

Pues con toda seguridad, sí. Sin embargo, confirmar el primer descubrimiento de una exo luna está resultando ser mucho más difícil de lo esperado.

La publicación siguiente lo analiza en detalle.

¿Pueden las lunas tener lunas?

Esta vista de la Tierra naciente recibió a los astronautas del Apolo 8 cuando llegaron desde detrás de la Luna después de la quema de inserción en la órbita lunar. La Tierra está a unos cinco grados por encima del horizonte en la foto. Más información. Crédito: NASA.

Nuestro Sistema Solar alberga más de 200 lunas (¡y contando!). Sin embargo, a pesar de siglos de observaciones, todavía estamos por encontrar una luna con una luna propia. Los autores del artículo de hoy investigan qué necesitaría una luna para albergar su propia luna o una sub luna.

Sobre el calentamiento por marea:

Las lunas de Júpiter podrían estar calentándose unas a otras

Las cuatro lunas más grandes de Júpiter en orden de distancia a Júpiter: Io, Europa, Ganímedes y Calisto.
Crédito: NASA
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El empuje y atracción gravitacional de las lunas de Júpiter podría explicar un mayor calentamiento que el del gigante gaseoso Júpiter solo.

Las lunas de Júpiter están calientes. Bueno, más calientes de lo que deberían estar, por estar tan lejos del Sol. En un proceso llamado calentamiento por mareas, los tirones gravitacionales de las lunas de Júpiter y del planeta mismo estiran y aplastan las lunas. Lo hacen lo suficiente como para calentarlas. Como resultado, algunas de las lunas heladas contienen interiores lo suficientemente cálidos como para albergar océanos de agua líquida. En el caso de la luna rocosa Io, el calentamiento de las mareas derrite la roca produciendo magma.

Las exolunas y la búsqueda de vida extraterrestre

Representación artística del candidato a exoluna Kepler-1625b-i, el planeta al que está orbitando y la estrella en el centro del sistema estelar. Kepler-1625b-i es el primer candidato a exoluna y, si se confirma, la primera luna que se encuentra fuera del Sistema Solar.
Crédito:
 NASA, ESA.

¿Los planetas albergan vida? ¿O son sus lunas las que tienen más probabilidades de soportar formas de vida extraterrestres? Según un astrofísico, las lunas orbitando planetas fuera de nuestro Sistema Solar podrían darnos pistas sobre el grupo de mundos que pueden albergar vida extraterrestre.

¿De qué lunas estamos hablando?

Las llamadas “exolunas” son muy difíciles de encontrar. Tan difíciles, de hecho, que no hay exolunas confirmadas. Ninguna. Los científicos tienen que localizarlas buscando el efecto que tienen sobre los objetos que los rodean. Sin embargo, el Dr. Phil Sutton, de la Universidad de Lincoln en el Reino Unido, tiene una propuesta. Pocos exoplanetas residen en la llamada “zona habitable”. Algunos de ellos, en particular los grandes planetas gigantes de gas del tamaño de Júpiter pueden, de hecho, albergar lunas que contienen agua líquida. Estos planetas gigantes son rutinariamente ignorados en la búsqueda de vida. 

El siguiente artículo lo trata y contiene además una completa selección de recursos sobre las Lunas Oceánicas en nuestro Sistema Solar.

Curiosidades

Las lunas pueden dar pistas sobre lo que hace que los planetas sean habitables

En un nuevo estudio, la científica de Rochester Miki Nakajima y sus colegas concluyen que es más probable que los planetas más pequeños del universo alberguen las lunas fraccionariamente grandes que pueden ser útiles para albergar vida en esos planetas. 
Crédito foto: 
Universidad de Rochester / J. Adam Fenster
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La luna de la Tierra es de vital importancia para hacer de la Tierra el planeta que conocemos hoy: la Luna controla la duración del día y las mareas oceánicas, que afectan los ciclos biológicos de las formas de vida en nuestro planeta. La luna también contribuye al clima de la Tierra al estabilizar el eje de rotación de la Tierra, ofreciendo un ambiente ideal para que la vida se desarrolle y evolucione.

Debido a que la Luna es tan importante para la vida en la Tierra, los científicos conjeturan que una luna puede ser una característica potencialmente beneficiosa para albergar vida en otros planetas. La mayoría de los planetas tienen lunas, pero la luna de la Tierra se distingue porque es grande en comparación con el tamaño de la Tierra; el radio de la Luna es más grande que una cuarta parte del radio de la Tierra, una proporción mucho mayor que la mayoría de las lunas a sus planetas.

Miki Nakajima, Profesora Asistente de Ciencias Ambientales y de la Tierra en la Universidad de Rochester, encuentra significativa esa distinción. Y en un nuevo estudio que dirigió, publicado en Nature Communications, ella y sus colegas del Instituto de Tecnología de Tokio y la Universidad de Arizona examinan la formación de lunas y concluyen que solo ciertos tipos de planetas pueden formar lunas que son grandes con respecto al tamaño de sus planetas anfitriones. El trabajo a continuación lo aborda:

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