gov-civil-vilareal.ptCómo hacer una luna de Neptuno: Golpea otra luna REALMENTE duro.
>Neptuno es el planeta principal más lejano del Sol y es difícil de estudiar. Aunque es grande, de unos 50.000 kilómetros de diámetro, está tan lejos que pueden faltar detalles. Demonios, incluso ir allí, como hicimos con la Voyager 2 en 1989, no resolvió todos sus misterios.
Pero sí proporcionó pistas para un gran misterio que surgió más tarde: ¿Cuál es el problema con la pequeña luna de Neptuno, Hippocamp?
Es una luna diminuta, de solo 35 km de ancho, ¡y fue descubierta por accidente! Como los otros tres grandes planetas del sistema solar exterior, Neptuno tiene anillos , o más exactamente arcos de anillos, como piezas de anillos. En 2013, el astrónomo Mark Showalter estaba buscando tales arcos en las imágenes del Hubble tomadas a mediados de la década de 2000 y utilizó un software inteligente que reasignó las imágenes para que los arcos que se movían rápidamente parecieran estacionarios, de modo que pudieran compararse fácilmente en diferentes imágenes.
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Solo porque decidió aplicar ese mismo software a los objetos. fuera de los anillos, orbitando más lentamente, y el hipocampo apareció en las imágenes. Es una historia genial, sobre la que escribí en ese momento.
Imagen del Hubble de Neptuno (desde 2009) insertada a escala con una imagen de sus lunas y anillos mucho más tenues. Crédito: NASA, ESA y M. Showalter (Instituto SETI)
El hipocampo es tan pequeño y tenue que la Voyager ni siquiera lo vio cuando pasó junto al planeta gigante hace 30 años (para ser justos, la Voyager no estaba buscando con cuidado lunas tan lejanas), y apenas aparece en las tomas del Hubble. Pero no pasó mucho tiempo antes de que surgiera algo realmente extraño: cuando los astrónomos calcularon sus características orbitales, encontraron que su órbita se encuentra a solo 12,000 km. dentro la órbita de Proteus, una luna mucho más grande con la forma de una patata redonda de unos 400 km de diámetro.
Eso es un problema, porque el sistema de lunas de Neptuno es un desastre, y una vez fue mucho más complicado. Una luna que se forma donde está ahora Hippocamp no debería poder existir allí.
Aquí es donde las cosas se ponen realmente geniales : El hipocampo pudo haber nacido cuando un cometa golpeó a Proteus duro , y los escombros luego volvieron a juntarse para formar Hippocamp !
Retrocedamos el reloj, digamos, unos miles de millones de años. Probablemente Neptuno se formó con un sistema de lunas; la mayoría de los planetas lo hacen. Pero luego el desastre se atascó: un enorme objeto de hielo y roca de el sistema solar exterior vagó demasiado cerca de Neptuno. De alguna manera - abundan las diferentes ideas - este gran cuerpo quedó capturado en órbita alrededor de Neptuno. Ahora llamamos a este objeto Tritón, y es la luna más grande de Neptuno con 2700 km de diámetro.
Un mosaico de la luna de Neptuno, Tritón, creado a partir de imágenes de la Voyager 2 durante un sobrevuelo en 1989. Observe las rayas negras cerca de la parte inferior; evidencia de erupciones tipo géiser y viento. Crédito: NASA / JPL / USGS
Las grandes pistas de que Triton era una luna capturada en lugar de formarse con Neptuno es que 1) su órbita está inclinada con respecto al ecuador de Neptuno (las grandes lunas que se cierran deben orbitar alineadas con el ecuador de su planeta), yb) su órbita es retrógrada, hacia atrás en comparación con las otras lunas (y el giro de Neptuno). Las lunas que se forman con sus planetas deben tener órbitas progradas, moviéndose en la misma dirección que el giro de su planeta (en general, ese giro es en sentido antihorario como se ve mirando hacia abajo desde el norte). Triton es tan grande que si se formó con Neptuno debe haberse movido progrado. Como no lo hace, no debe haberse formado con él, por lo que debe ser capturado.
Este evento provocó el caos en el sistema Neptuno. La órbita de Tritón probablemente fue inicialmente muy elíptica y se volvió más circular con el tiempo a medida que interactuaba gravitacionalmente con Neptuno. La física es un poco complicada , pero la gravedad de Tritón aumenta las mareas en Neptuno, y eso hace que la órbita de Tritón se encoja y se vuelva más circular con el tiempo (generalmente las mareas hacen que las lunas se muevan hacia afuera, pero eso es solo para las lunas progradas como nuestra propia Luna; Trtion es retrógrado, por lo que la física funciona al revés y se mueve hacia adentro).
Las órbitas y los tamaños de las lunas de Neptuno, incluidos los arcos de sus anillos. Las órbitas de Proteus e Hippocamp están extremadamente cerca. Crédito: NASA, ESA y A. Feild (STScI)
Cuando Triton se estabilizó, habría desordenado las lunas interiores de Neptuno. Estas lunas estaban tan perturbadas en sus órbitas que se habrían estrellado unas contra otras, creando un enorme anillo de escombros alrededor de Neptuno. Con el tiempo, eso se fusionó en lunas más pequeñas que orbitaban cerca de Neptuno, dentro de los anillos.
Pero esta historia de destrucción no está del todo terminada. Existen lotes de cuerpos helados allá afuera más allá de Neptuno, en una región que llamamos el Cinturón de Kuiper, y pueden impactar esas lunas más pequeñas. Es probable que hayan sido golpeados y recuperados una y otra vez desde que se formaron inicialmente hace miles de millones de años.
La única luna que sobrevivió a esta vorágine fue Proteus. Es la más exterior y la más grande de las lunas interiores. Debido a la misma danza gravitacional que mueve a Tritón hacia adentro, hacia Neptuno, Proteus (siendo progrado) se está alejando de Neptuno.
Pero, y este es el gran pero, Proteus es fuera de la órbita de Hippocamp ahora. Esa migración hacia el exterior de Proteus lo habría movido directamente a través de la órbita de Hippocamp, y eso debería haber causado que Hippocamp chocara con Proteus y fuera destruido, cayera en Neptuno y fuera destruido, o fuera expulsado del sistema por completo. No importa cómo lo cortes, ¡Hippocamp no debería estar donde está! ¿Qué está haciendo ahí?
Los astrónomos que estudiaron esto encontraron una solución: algún tiempo después de que Tritón se convirtiera en una luna de Neptuno, un objeto del Cinturón de Kuiper entró y golpeó a Proteus. Esto hizo volar una gran cantidad de escombros y este material se fusionó para formar el hipocampo que orbita a Neptuno dentro de la órbita de Proteus. Al ser tan pequeño, el hipocampo no puede migrar hacia afuera (no genera mareas lo suficientemente grandes en Neptuno), por lo que terminó quedándose dentro de la órbita de Proteus, y así son las cosas hoy.
Tengo que decir que debe haber sido un gran impacto en Proteus que tantos escombros formarían una luna de más de 30 km de diámetro. Eso dejaría un gran cráter ...
Una imagen de la luna de Neptuno, Proteus, tomada por la Voyager 2 en 1989. El enorme cráter Pharos se puede ver en la parte superior derecha. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Kevin M. Gill
... que creemos ver! Durante el paso de 1989 por la Voyager 2, tomó una imagen de Proteus que muestra un cráter monstruoso llamado Pharos, ¡y tiene la friolera de 230 km de ancho! Si el impacto hubiera sido mucho más duro, habría destrozado la luna. Tal como estaban las cosas, los escombros arrancados habrían sido muy impresionantes. Lo suficientemente grande como para formar una luna completamente diferente, de hecho. Hipocampo.
¡Eso es tan cool! Me encanta cuando una historia se junta así. Todo funciona de manera lógica, incluso cuando comienza con un hecho extraño que no encaja.
Y no puedo dejar esto sin mencionar algo. Por prácticas promulgadas por la Unión Astronómica Internacional , las lunas de Neptuno deben basarse en seres mitológicos griegos asociados con el agua o Poseidón. Tritón era el mensajero del mar (e hijo de Poseidón), por ejemplo. Proteus también era un hijo de Poseidón en muchos mitos, pero también uno que podía cambiar su forma a voluntad (posiblemente ligado a la idea de que las condiciones del mar pueden cambiar muy rápidamente).
¡Eso ciertamente encaja con lo que sabemos! Esas lunas han cambiado de forma muchas veces, incluido Proteus, y este último ciertamente lo hizo cuando se formó Pharos. Esa es una pequeña coincidencia divertida.
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Por cierto, el hipocampo es un monstruo marino que es la mitad superior de un caballo y la mitad inferior de un pez. Eso es más difícil de encajar con el conocimiento moderno de la luna misma (es demasiado pequeña para discernir su forma incluso con Hubble). Pero todavía está limpio.
Encuentro todo esto asombroso. Solíamos pensar que el sistema solar se ve ahora como siempre, pero en los últimos años nos hemos dado cuenta de que realmente no es así. Las lunas se mueven de un lado a otro, los planetas migran hacia adentro y hacia afuera desde el Sol, y los impactos gigantes no solo remodelan estos cuerpos sino que generan otros nuevos. Es solo a lo largo de nuestra corta vida que las cosas parecen estables. A gran escala, el sistema solar es tan dinámico y tempestuoso como el mar.
