Un satélite natural es, en el uso más común, un cuerpo astronómico que orbita alrededor de un planeta , un planeta enano o un cuerpo pequeño del Sistema Solar (o, a veces, otro satélite natural). Los satélites naturales se conocen coloquialmente como lunas , una derivación de la palabra Luna de la Tierra .
En el Sistema Solar , hay seis sistemas de satélites planetarios que contienen 288 satélites naturales conocidos en total. También se sabe que siete objetos que los astrónomos suelen considerar planetas enanos tienen satélites naturales: Orcus , Plutón , Haumea , Quaoar , Makemake , Gonggong y Eris . [1] A partir de enero de 2022, se sabe que otros 447 planetas menores tienen satélites naturales . [2]
Un planeta suele tener al menos alrededor de 10.000 veces la masa de cualquier satélite natural que lo orbita, con un diámetro correspondientemente mucho mayor. [3] El sistema Tierra-Luna es una excepción única en el Sistema Solar; con 3.474 kilómetros (2.158 millas) de ancho, la Luna tiene 0,273 veces el diámetro de la Tierra y aproximadamente 1 ⁄ 80 de su masa. [4] Las siguientes proporciones más grandes son el sistema Neptuno - Tritón con 0,055 (con una relación de masas de aproximadamente 1 a 4790), el sistema Saturno - Titán con 0,044 (con la segunda relación de masas después del sistema Tierra-Luna, 1 a 4220), el sistema Júpiter - Ganímedes con 0,038 y el sistema Urano - Titania con 0,031. Para la categoría de planetas enanos , Caronte tiene la mayor proporción, siendo 0,52 el diámetro y 12,2% la masa de Plutón .
El primer satélite natural conocido fue la Luna , pero se la consideró un «planeta» hasta que Copérnico introdujo De revolutionibus orbium coelestium en 1543. Hasta el descubrimiento de los satélites galileanos en 1610 no hubo oportunidad de referirse a estos objetos como una clase. Galileo eligió referirse a sus descubrimientos como Planetæ («planetas»), pero los descubridores posteriores eligieron otros términos para distinguirlos de los objetos que orbitaban. [ cita requerida ]
El primero en utilizar el término satélite para describir cuerpos en órbita fue el astrónomo alemán Johannes Kepler en su panfleto Narratio de Observatis a se quatuor Iouis satellitibus erronibus ("Narración sobre cuatro satélites de Júpiter observados") en 1610. Derivó el término de la palabra latina satelles , que significa "guardián", "asistente" o "compañero", porque los satélites acompañaban a su planeta principal en su viaje a través de los cielos. [5]
El término satélite se convirtió así en el término normal para referirse a un objeto que orbita alrededor de un planeta, ya que evitaba la ambigüedad de "luna". Sin embargo, en 1957, el lanzamiento del objeto artificial Sputnik creó la necesidad de una nueva terminología. [5] Los términos satélite artificial y luna artificial fueron abandonados muy rápidamente en favor del más simple satélite y, como consecuencia, el término se ha vinculado principalmente con objetos artificiales lanzados al espacio. [ cita requerida ]
Debido a este cambio de significado, el término luna , que había seguido utilizándose en un sentido genérico en obras de divulgación científica y de ficción, ha recuperado respetabilidad y ahora se utiliza indistintamente con satélite natural , incluso en artículos científicos. Cuando es necesario evitar tanto la ambigüedad de la confusión con el satélite natural de la Tierra, la Luna, y los satélites naturales de los demás planetas por un lado, y los satélites artificiales por el otro, se utiliza el término satélite natural (usando "natural" en un sentido opuesto a "artificial"). Para evitar aún más la ambigüedad, la convención es escribir con mayúscula la palabra Luna cuando se hace referencia al satélite natural de la Tierra (un nombre propio ), pero no cuando se hace referencia a otros satélites naturales ( sustantivos comunes ).
Muchos autores definen "satélite" o "satélite natural" como un satélite que orbita alrededor de un planeta o planeta menor, sinónimo de "luna"; según esta definición, todos los satélites naturales son lunas, pero la Tierra y otros planetas no son satélites. [6] [7] [8] Algunos autores recientes definen "luna" como "un satélite de un planeta o planeta menor", y "planeta" como "un satélite de una estrella"; estos autores consideran a la Tierra como un "satélite natural del Sol". [9] [10] [11]
No existe un límite inferior establecido para lo que se considera una "luna". Todo cuerpo celeste natural con una órbita identificada alrededor de un planeta del Sistema Solar , algunos tan pequeños como de un kilómetro de diámetro, se ha considerado una luna, aunque los objetos de un décimo de ese tamaño dentro de los anillos de Saturno, que no han sido observados directamente, se han llamado "lunitas" . Las pequeñas lunas de asteroides (satélites naturales de asteroides), como Dactyl , también se han llamado "lunitas". [12]
El límite superior también es vago. A veces se describe a dos cuerpos en órbita como un planeta doble en lugar de como primario y satélite. Asteroides como 90 Antiope se consideran asteroides dobles, pero no han impuesto una definición clara de lo que constituye una luna. Algunos autores consideran que el sistema Plutón-Caronte es un planeta doble (enano). La línea divisoria más común [ cita requerida ] sobre lo que se considera una luna se basa en si el baricentro está debajo de la superficie del cuerpo más grande, aunque esto es algo arbitrario porque depende de la distancia y de la masa relativa.
Los satélites naturales que orbitan relativamente cerca del planeta en órbitas circulares progradas , no inclinadas ( satélites regulares ) generalmente se cree que se formaron a partir de la misma región de colapso del disco protoplanetario que creó su primario. [13] [14] En contraste, se cree que los satélites irregulares (generalmente orbitando en órbitas distantes, inclinadas , excéntricas y/o retrógradas ) son asteroides capturados posiblemente fragmentados aún más por colisiones. La mayoría de los satélites naturales principales del Sistema Solar tienen órbitas regulares, mientras que la mayoría de los satélites naturales pequeños tienen órbitas irregulares. [15] La Luna y las lunas de Plutón son excepciones entre los cuerpos grandes en el sentido de que se cree que se originaron a partir de la colisión de dos grandes objetos protoplanetarios al principio de la historia del Sistema Solar (ver la hipótesis del impacto gigante ). [16] [17] Se predice que el material que se habría colocado en órbita alrededor del cuerpo central se habría reacretado para formar uno o más satélites naturales en órbita. A diferencia de los cuerpos de tamaño planetario, se cree que las lunas de asteroides se forman comúnmente mediante este proceso. Tritón es otra excepción: aunque es grande y tiene una órbita circular cerrada, su movimiento es retrógrado y se cree que es un planeta enano capturado .
La captura de un asteroide desde una órbita heliocéntrica no siempre es permanente. Según las simulaciones, los satélites temporales deberían ser un fenómeno común. [18] [19] Los únicos ejemplos observados son 1991 VG , 2006 RH 120 , 2020 CD 3 .
2006 RH 120 fue un satélite temporal de la Tierra durante nueve meses en 2006 y 2007. [20] [21]
La mayoría de las lunas regulares (satélites naturales que siguen órbitas relativamente cercanas y progradas con poca inclinación y excentricidad orbital) del Sistema Solar están bloqueadas por las mareas con sus respectivas lunas primarias, lo que significa que el mismo lado del satélite natural siempre está de cara a su planeta. Este fenómeno se produce por una pérdida de energía debido a las fuerzas de marea generadas por el planeta, lo que ralentiza la rotación del satélite hasta que es insignificante. [22] Se conocen excepciones; una de ellas es el satélite natural de Saturno , Hiperión , que gira caóticamente debido a la influencia gravitatoria de Titán . Las cuatro lunas pequeñas circumbinarias de Plutón también giran caóticamente debido a la influencia de Caronte. [23]
En cambio, los satélites naturales exteriores de los planetas gigantes (satélites irregulares) están demasiado lejos como para haberse acoplado. Por ejemplo, Himalia de Júpiter, Febe de Saturno y Nereida de Neptuno tienen períodos de rotación del orden de diez horas, mientras que sus períodos orbitales son de cientos de días.
Actualmente no se conocen "lunas de lunas" ni subsatélites (satélites naturales que orbitan alrededor de un satélite natural de un planeta). En la mayoría de los casos, los efectos de las mareas del planeta harían que un sistema de este tipo fuera inestable.
Sin embargo, los cálculos realizados después de la detección en 2008 [24] de un posible sistema de anillos alrededor de la luna Rhea de Saturno indican que los satélites que orbitan Rhea podrían tener órbitas estables. Además, se cree que los anillos sospechosos son estrechos, [25] un fenómeno normalmente asociado con las lunas pastoras . Sin embargo, las imágenes dirigidas tomadas por la sonda espacial Cassini no lograron detectar anillos alrededor de Rhea. [26]
También se ha propuesto que la luna de Saturno, Jápeto, tuvo un satélite en el pasado; esta es una de varias hipótesis que se han propuesto para explicar su cresta ecuatorial . [27]
El análisis de la curva de luz sugiere que el satélite irregular de Saturno, Kiviuq , es extremadamente alargado y es probable que sea un sistema binario de contacto o incluso una luna binaria. [28]
Se sabe que dos satélites naturales tienen pequeños compañeros en sus puntos de Lagrange L 4 y L 5 , sesenta grados por delante y por detrás del cuerpo en su órbita. Estos compañeros se llaman lunas troyanas , ya que sus órbitas son análogas a los asteroides troyanos de Júpiter . Las lunas troyanas son Telesto y Calipso , que son los compañeros líder y siguiente, respectivamente, de la luna saturniana Tetis ; y Helena y Pólux , los compañeros líder y siguiente de la luna saturniana Dione .
El descubrimiento del satélite natural de 243 Ida , Dactyl , a principios de los años 1990 confirmó que algunos asteroides tienen satélites naturales; de hecho, 87 Sylvia tiene dos. Algunos, como 90 Antiope , son asteroides dobles con dos componentes de tamaño comparable.
La luna Proteo de Neptuno es el satélite natural de forma irregular más grande; se desconocen las formas de la luna Dysnomia de Eris y la luna Vanth de Orcus . Todos los demás satélites naturales conocidos que son al menos del tamaño de Miranda de Urano han caído en elipsoides redondeados bajo equilibrio hidrostático , es decir, son "satélites redondos/redondeados" y a veces se clasifican como lunas de masa planetaria . (Se sabe que la densidad de Dysnomia es lo suficientemente alta como para que probablemente también sea un elipsoide sólido). Los satélites naturales más grandes, al estar bloqueados por las mareas, tienden a tener formas ovoides (similares a huevos): achaparrados en sus polos y con ejes ecuatoriales más largos en la dirección de sus primarias (sus planetas) que en la dirección de su movimiento. La luna Mimas de Saturno , por ejemplo, tiene un eje mayor un 9% mayor que su eje polar y un 5% mayor que su otro eje ecuatorial. Metone , otra de las lunas de Saturno, tiene apenas unos 3 km de diámetro y una forma visiblemente ovalada . El efecto es menor en los satélites naturales más grandes, donde su gravedad es mayor en relación con los efectos de la distorsión de marea, especialmente en aquellos que orbitan planetas menos masivos o, como en el caso de la Luna, a mayores distancias.
De los veinte satélites naturales conocidos en el Sistema Solar que son lo suficientemente grandes como para ser redondeados gravitacionalmente, varios permanecen geológicamente activos en la actualidad. Ío es el cuerpo con mayor actividad volcánica en el Sistema Solar, mientras que Europa , Encélado , Titán y Tritón muestran evidencia de actividad tectónica y criovulcanismo en curso . En los primeros tres casos, la actividad geológica es impulsada por el calentamiento de marea resultante de tener órbitas excéntricas cerca de sus planetas gigantes primarios. (Este mecanismo también habría operado en Tritón en el pasado antes de que su órbita se circularizara ). Muchos otros satélites naturales, como la Luna de la Tierra, Ganímedes , Tetis y Miranda, muestran evidencia de actividad geológica pasada, resultante de fuentes de energía como la desintegración de sus radioisótopos primordiales , mayores excentricidades orbitales pasadas (debidas en algunos casos a resonancias orbitales pasadas ) o la diferenciación o congelación de sus interiores. Tanto Encélado como Tritón tienen características activas que se asemejan a géiseres , aunque en el caso de Tritón el calentamiento solar parece proporcionar la energía. Titán y Tritón tienen atmósferas significativas; Titán también tiene lagos de hidrocarburos . Las cuatro lunas galileanas tienen atmósferas, aunque son extremadamente delgadas. [29] [30] [31] Se cree que cuatro de los satélites naturales más grandes, Europa, Ganímedes, Calisto y Titán, tienen océanos subterráneos de agua líquida, mientras que Encélado, más pequeño, también alberga un océano subterráneo global de agua líquida.
.png/1280px-Moons_of_the_Solar_System_To_Scale_(43564841545).png)
Además de los planetas y planetas enanos, los objetos dentro de nuestro Sistema Solar que se sabe que tienen satélites naturales son 76 en el cinturón de asteroides (cinco con dos cada uno), cuatro troyanos de Júpiter , 39 objetos cercanos a la Tierra (dos con dos satélites cada uno) y 14 que cruzan Marte . [2] También hay 84 satélites naturales conocidos de objetos transneptunianos . [2] Se han observado unos 150 cuerpos pequeños adicionales dentro de los anillos de Saturno , pero solo unos pocos fueron rastreados el tiempo suficiente para establecer órbitas. Es probable que los planetas alrededor de otras estrellas también tengan satélites, y aunque hasta la fecha se han detectado numerosos candidatos, todavía no se ha confirmado ninguno.
De los planetas interiores, Mercurio y Venus no tienen satélites naturales; la Tierra tiene un gran satélite natural, conocido como la Luna; y Marte tiene dos satélites naturales diminutos, Fobos y Deimos . Los planetas gigantes tienen amplios sistemas de satélites naturales, incluyendo media docena comparables en tamaño a la Luna de la Tierra: las cuatro lunas galileanas , Titán de Saturno y Tritón de Neptuno . Saturno tiene otros seis satélites naturales de tamaño mediano lo suficientemente masivos como para haber alcanzado el equilibrio hidrostático , y Urano tiene cinco. Se ha sugerido que algunos satélites podrían albergar vida . [32]
Entre los objetos que los astrónomos generalmente aceptan como planetas enanos, Ceres y Sedna no tienen satélites naturales conocidos. Plutón tiene el satélite natural relativamente grande Caronte y cuatro satélites naturales más pequeños: Styx , Nix , Kerberos e Hydra . [33] Haumea tiene dos satélites naturales; Orcus , Quaoar , Makemake , Gonggong y Eris tienen uno cada uno. El sistema Plutón-Caronte es inusual en el sentido de que el centro de masas se encuentra en el espacio abierto entre los dos, una característica a veces asociada con un sistema de dos planetas .
Los siete satélites naturales más grandes del Sistema Solar (aquellos de más de 2.500 km de diámetro) son las lunas galileanas de Júpiter (Ganímedes, Calisto , Ío y Europa ), la luna de Saturno, Titán, la luna de la Tierra y el satélite natural capturado de Neptuno, Tritón. Tritón, el más pequeño de ellos, tiene más masa que todos los satélites naturales más pequeños juntos. De manera similar, en el siguiente grupo de nueve satélites naturales de tamaño medio, entre 1.000 km y 1.600 km de diámetro, Titania , Oberón , Rea , Jápeto , Caronte, Ariel , Umbriel , Dione y Tetis, el más pequeño, Tetis, tiene más masa que todos los satélites naturales más pequeños juntos. Además de los satélites naturales de los diversos planetas, también hay más de 80 satélites naturales conocidos de los planetas enanos , planetas menores y otros cuerpos pequeños del Sistema Solar . Algunos estudios estiman que hasta el 15% de todos los objetos transneptunianos podrían tener satélites.
La siguiente es una tabla comparativa que clasifica los satélites naturales del Sistema Solar por diámetro. La columna de la derecha incluye algunos planetas notables, planetas enanos, asteroides y objetos transneptunianos para comparación. Los satélites naturales de los planetas reciben nombres de personajes mitológicos. Estos son predominantemente griegos, a excepción de los satélites naturales de Urano , que reciben nombres de personajes de Shakespeare. Los veinte satélites lo suficientemente masivos como para ser redondos están en negrita en la tabla siguiente. Los planetas menores y los satélites sobre los que hay desacuerdo en la literatura sobre la redondez están en cursiva en la tabla siguiente.
