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30/5/15 - DJ:

¿Puede una luna tener otra luna?

T.E.L: 8 min.


¿Es posible que un satélite natural posea una "luna"? Si así fuera ¿sería una subluna?


A partir de un proyecto de NASA de darle una luna a la luna [1], vale pensar en qué sentido eso es posible. Como he comentado en un post anterior, cuando queremos explorar lo posible o lo imposible, sobre todo en materia de objetos naturales, podemos pensar la realidad dividida en tres planos: el lógico, el empírico y el técnico. Si algo es lógicamente imposible, también lo será en los otros dos planos. Si algo es posible desde la lógica, puede no serlo empíricamente o técnicamente.

Propongo que primero pensemos el tema desde el punto de vista empírico, de manera algo abstracta.
Este punto de vista es del conocimiento científico humano de lo que llamamos "Leyes de la naturaleza".
En términos muy generales, sin definir todavía a qué le llamamos planetas y lunas, podemos pensar que sí es posible que un objeto orbite a otro y que este último sea orbitado por un tercero.
El Sol orbita el centro de la Vía Láctea. La Tierra orbita a la estrella. La Luna orbita a nuestro mundo.

¿Puede algo orbitar la luna? La misión LRO, que en definitiva es un satélite artificial, ha orbitado a la Luna. Sólo por eso es posible decir que la Luna ha tenido un satélite, en este caso artificial.

Desde el punto de vista físico-astronómico podríamos echar mano al concepto de Esfera de Hill o Esfera de Roche (no confundir con el lóbulo de Roche) que supone la esfera de influencia grativatoria de un cuerpo celeste por la gravedad de otro cuerpo más masivo al que orbita.
Así, cada cuerpo celeste posee una esfera de Hill de diferente diámetro o alcance.
Nuestra Luna tiene su esfera de Hill, de unos 60.000 km de radio. Es allí donde se ubicó el satélite Lunar Reconnaissance Orbiter. ¿Podría existir allí un satélite natural?

Antes de abordar el punto de vista lingüístico-lógico, en relación a las definiciones de planetas y lunas, cabe agregar otras nociones.

Cuando un objeto orbita a otro conviene pensar en el concepto de baricentro o centro de masas. Suele coincidir con el concepto de centro de gravedad.
La Luna y la Tierra orbitan alrededor de un centro de masas que se ubica dentro de la Tierra. Pero guarda: el Sol y Júpiter orbitan alrededor de un centro de masas que NO está dentro del Sol.
Así, podríamos decir que la Tierra NO orbita al Sol, sino a un centro de masas común, que está increíblemente más cerca del Sol que de la Tierra.
El Sistema Solar es una guerra de tirones gravitacionales. El Sol, que posee más del 99% de la masa del sistema siempre va a ganar tal guerra.

Ahora bien, Mercurio y Venus no tienen satélites naturales. Si los tuvieran, tales satélites estarían acechados tanto por la gravedad de esos planetas como por la gravedad del Sol. Recordemos que la gravedad es una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Si esos planetas interiores tuvieran una luna y ésa estuviera muy cerca de tales planetas, podrían terminar colisionando con los planetas. Y si estuvieran más lejos de los planetas, serían capturadas por el Sol.

De modo que podríamos por ahora llegar a estas conclusiones:
Podemos pensar el universo como organizado en estructuras de menor a mayor (o a la inversa) de objetos ligados gravitacionalmente. Esto supone cierto "equilibrio" entre masas y distancias.

Pero agreguemos que el concepto de esfera de Hill tiene en cuenta la fuerza gravitacional y no otras como la fuerza de marea o la presión radiativa.

Hemos dicho que la Luna entonces puede tener un satélite, artificial. ¿Y natural? ¿Cómo podría formarse una luna en una luna?
Todavía se discute cómo se habría formado nuestra Luna. Supongamos que un asteroide se desviara de su órbita alrededor del Sol y chocara con la Luna y que tal asteroide sea inferior en masa a Selene y que quedara atrapado en la gravedad lunar, en órbita alrededor de la Luna. Podríamos entonces agregar el concepto de velocidad de escape, es decir, a qué velocidad mínima un cuerpo puede escapar de la atracción gravitatoria de otro. La Tierra tiene una Ve de 11,2 km/s.

Agreguemos ahora los anillos. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno tienen anillos. Tales anillos son concentraciones de polvo, partículas alrededor de un planeta. Se ha pensado que estos anillos se pueden generar por fuerzas de marea que destrozan a un cuerpo alrededor de otro mayor. Otra posibilidad es la de un choque entre un satélite natural y un asteroide.

Aquí podemos incluir dos conceptos más: los satélites pastores y el límite de Roche. Los primeros son pequeñas lunas de los planetas gigantes cuya influencia gravitatoria confina el material en algunos anillos planetarios en regiones muy estrechas, como Metis y Adrastea en el sistema de Júpiter que "pastorean" uno de los anillos interiores del gigante gaseoso.

Se denomina límite de Roche a la distancia mínima que puede soportar un objeto, que mantiene su estructura únicamente por su propia gravedad y que orbita un cuerpo masivo, sin comenzar a desintegrarse debido a las fuerzas de marea que genera el objeto principal.

Por todo lo dicho podemos concluir que es posible, pero muy poco probable que existan durante tiempos prolongados (astronómicamente hablando) sublunas, es decir, lunas que posean lunas. Estas sublunas, en caso de existir, estarían sujetas a fuerzas gravitatorias o de marea que las acercaría fatalmente a las lunas que orbiten o a los planetas de tales lunas.

Ilustración de la misión LRO alrededor de la Luna. Un satélite artificial en órbita de un satélite natural. Crédito: NASA.

Definiciones
Ahora vayamos a las definiciones. Según IAU, una Luna es un objeto sólido en órbita alrededor de un planeta, planeta enano, planeta menor u objeto transneptuniano al que se denomina "satélite". Un satélite natural es a veces llamado "luna" en el uso popular. Sin embargo, el satélite de la Tierra es llamado "Luna" tanto en el uso popular como en el científico.[2]

En algunos papers se usa el concepto de Moonlets [3] definido como un satélite natural muy pequeño, como en el caso de un cinturón de objetos en un anillo planetario, como en el anillo A de Saturno o en el anillo F. También se usó el sustantivo para nombrar a lunas de asteroides, como en el caso de 87 Sylvia.

Por tanto ya podríamos llegar a una conclusión: quizás, si empíricamente es posible que existan sublunas, haya que repensar la definición de Luna o bien crear un nuevo término. ¿Se han detectado ya sublunas? Dejaremos ese punto para el final, pero antes pensemos que según cómo hagamos tales definiciones podríamos decir que ya existen sublunas en el sistema solar.

La segunda luna en tamaño de Saturno, Rhea, tendría sus propios anillos compuestos de pequeñas lunas (sea que las llamemos sublunas o moonlets). El descubrimiento de tales anillos se anunció en 2008, pero más tarde con nuevas investigaciones se descartó su existencia.[4]

Debates
Dos casos que se podrían considerar son Belinda y 1986U10 (Perdita), lunas de Urano, según se debatió en el Foro Migui. [5]
En el foro Cosmoquest se dio en 2013 un debate iniciado por un usuario Matthias.[6] El usuario señala que la actual definición de lunas por IAU implica que cualquier objeto natural, sin importar su tamaño, en órbita de un planeta, sería una luna. Como eso no suena del todo lógico, entonces plantea una nueva definición más acotada a todos los objetos celestes que (1) estén en órbita de un planeta y (2) tengan suficiente masa y gravedad como para tener una forma redondeada por equilibrio hidrostático. Los objetos que concuerden con (1) pero no (2) serían "satélites menores".

Actualmente se usa el concepto de Cuerpos menores aplicado a los cuerpos celestes que orbitan al Sol, pero que no son planetas, planetas enanos ni satélites.

Recomiendo leer toda la discusión. El usuario Mapguy respondió mostrando gráficos de Wikipedia y evaluando el resultado de aplicar esta nueva definición.
En el Sistema Joviano, Ganímedes, Calisto, Io y Europa poseen más del 99% de la masa mientras las demás 63 lunas poseen en total el 0,003%.
De aplicarse tal nueva definición, Júpiter tendría 4 lunas, 63 satélites menores y una incontable cantidad de moonlets en su sistema de anillos.

El simple hecho de estar usando la palabra "moonlets" da cuenta de la necesidad de incluir una palabra en nuestro vocabulario porque las definiciones existentes no alcanzan.

Una propuesta de redefiniciones y taxonomía
David Russell (Owego Free Academy) ha propuesto una taxonomía [7] tanto para objetos del sistema solar como para objetos en otros sistemas. En su taxonomía, lo que actualmente llamamos lunas o satélites en forma indistinta, serían lunas (moons) cuya definición sería: Un planeta en órbita de otro mayor con el baricentro localizado dentro del radio del planeta mayor. Así, el Sistema Solar tendría 19 lunas.
Satélite: sería un objeto de masa inferior a un planeta (<3.75 x 1019 kg) en órbita alrededor de un planeta Principal, planeta de cinturón, Luna, o Planeta aislado (Rogue planet).

Lunas del sistema solar en la taxonomía de David Russell (2013)

El plano técnico
Desde el punto de vista técnico podríamos decir que este concepto de sublunas o lunas de lunas o quizás moonlets o como lo queramos llamar, es difícil de encontrar fuera del sistema solar. Las técnicas usadas para hallar exoplanetas han mejorado en las últimas décadas, pero en general se descubren planetas gigantes en órbita de otras estrellas. En los últimos años se han hallado planetas de tamaño similar a la Tierra o algo mayores. Por el momento parece difícil que se vayan a encontrar "sublunas" fuera del sistema solar.

También por el momento, podríamos conformarnos con una definición existente y más de una clasificación posible: lunas grandes, medianas y pequeñas; lunas formadas por tal o cual proceso; satélites pastores, satélites de asteroides. Son formas de clasificar que mantienen la misma definición actual.

En este punto podríamos decir que no tiene sentido iniciar debates extensos y vehementes sobre una nueva definición de "luna" que incluya nuevos términos en tanto no sean efectivamente necesarios. Seguramente eso podría ocurrir si se descubrieran varios objetos que no terminen de encajar en la definición vigente. Moonlets es una muestra de eso. He usado el término en inglés porque no parece haber un consenso en español, pero -extramuros- podría ser "lunitas" o "satélites menores".

Sabrina Stierwalt es una astrónoma profesional. Ella ha señalado, en virtud de la esfera de Hill, que sí es posible que una luna tenga una luna (o subluna o sub-satélite) pero que el problema es que no durará mucho tiempo por la fuerza de marea. [8]
Vemos siempre la misma cara de la Luna: su período de rotación es igual a su período de traslación, que es resultado de las fuerzas de marea. Así, un objeto dentro de la esfera de Hill de nuestra luna también tendrá su propio decaimiento orbital por tales fuerzas, acercando de a poco al objeto sub-lunar al satélite hasta colisionar o romperlo.

No creo que a los profesionales les resulte necesario redefinir el concepto de luna e incluir nuevos como satélite menor o subluna hasta tanto no comiencen a encontrar en otros sistemas objetos que no encajen bien en el concepto actual.

¿Tiene sentido nombrar algo que no existe?
Pues usamos palabras como Unicornio. Sin embargo, en este caso, ¿estamos hablando de algo no existente o de algo no bien definido? Sea como sea, definir es pensar la realidad. Y como la realidad está en permanente cambio y transformación, las definiciones cambian. Al menos en ciencias. A los astrólogos, en cambio, no parece importarle que existan satélites naturales, excepto la luna, por alguna extraña, misteriosa y mítica razón.

Pero cuidado: tener pensamiento crítico no es sólo pensar y repensar conceptos como los de luna o subluna, sino también otros, mucho más trascendentes para nuestra vida real, como el término "pobreza". ¿Tenemos un pensamiento crítico? ¿O será acaso un pensamiento sub-crítico, un pensamiento crítico menor? ¿O será que nos quedamos a la luna de la luna de Valencia?


Fuentes y links relacionados

Sobre las imágenes
  • By NASA ESA (http://www.nasa.gov/) vía Wikimedia Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ANasa_earth.jpg
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