Vanth (designación formal (90482) Orcus I ; designación provisional S/2005 (90482) 1 ) es un satélite natural o luna del gran planeta enano transneptuniano Orcus . Fue descubierto por Michael Brown y Terry-Ann Suer utilizando imágenes tomadas por el telescopio espacial Hubble el 13 de noviembre de 2005. La luna tiene un diámetro de 443 km (275 mi), lo que la convierte en aproximadamente la mitad del tamaño de Orcus y la tercera luna más grande de un objeto transneptuniano. Vanth es lo suficientemente masiva como para desplazar el baricentro del sistema Orcus-Vanth fuera de Orcus, formando un sistema binario en el que los dos cuerpos giran alrededor del baricentro, de forma muy similar al sistema Plutón - Caronte . Se plantea la hipótesis de que ambos sistemas se formaron de manera similar, muy probablemente por un impacto gigante al principio de la historia del Sistema Solar. [8] En comparación con Orcus, Vanth tiene una superficie más oscura y ligeramente más roja que supuestamente carece de hielo de agua expuesto, asemejándose a los objetos primordiales del cinturón de Kuiper . [11] : 2702
Vanth fue descubierta en imágenes del Telescopio Espacial Hubble tomadas el 13 de noviembre de 2005, durante el sondeo de Michael Brown en busca de satélites alrededor de grandes objetos transneptunianos (TNO) utilizando la Cámara Avanzada para Sondeos de alta resolución del Hubble . [1] [13] Después de que el sondeo Hubble de Brown concluyera a finales de 2006, él y su colega Terry-Ann Suer informaron de sus satélites TNO recién descubiertos a la Oficina Central de Telegramas Astronómicos , que anunció su descubrimiento de Vanth junto con otros tres satélites TNO el 22 de febrero de 2007. [13] [1] Brown continuó observando el sistema Orcus-Vanth con el Hubble en octubre-diciembre de 2006 y noviembre-diciembre de 2007 para determinar mejor la órbita de la luna. [14] [15] [12]
Antes de que se le pusiera nombre a Vanth, tenía la designación provisional S/2005 (90482) 1. [ 4] [d] El 23 de marzo de 2009, Brown pidió a los lectores de su blog que sugirieran posibles nombres para el satélite, y el mejor de ellos se enviaría a la Unión Astronómica Internacional (UAI) el 5 de abril. [16] El nombre Vanth , el psicopompo etrusco alado que guía las almas de los muertos al inframundo, fue sugerido por primera vez por Sonya Taaffe —una escritora de ficción— y se convirtió en el nombre más popular entre el gran grupo de sugerencias. [17] [18]
Vanth y Persipnei estaban entre los pocos nombres que coincidían con el origen etrusco y el tema ctónico del nombre de Orcus, aunque Brown finalmente eligió Vanth porque su relación con Orcus en la mitología etrusca es muy paralela a la relación entre Plutón y Caronte en la mitología griega . [17] En la iconografía etrusca , Vanth es frecuentemente retratada en compañía de Charun (la contraparte etrusca del Caronte griego), lo que alude a las propiedades similares de los sistemas de Plutón y Orcus (este último es apodado el "anti-Plutón" porque la resonancia orbital con Neptuno lo mantiene en el lado opuesto del Sol de Plutón). [17] Brown citó a Taaffe diciendo que si Vanth "acompaña a las almas muertas desde el momento de la muerte hasta el inframundo mismo, entonces, por supuesto, su rostro está siempre vuelto hacia Orcus", una referencia a la probable órbita sincrónica de Vanth alrededor de Orcus. [17] [18]
La propuesta de nombre de Vanth fue evaluada y aprobada por el Comité de Nomenclatura de Cuerpos Pequeños de la UAI, [e] de acuerdo con los procedimientos de denominación para planetas menores y satélites. [19] La cita oficial del nombre fue anunciada por el Centro de Planetas Menores en un aviso publicado el 30 de marzo de 2010. [3] : 350
Desde la Tierra, Vanth aparece muy cerca de Orcus con una separación angular de hasta 0,25 segundos de arco . Por esta razón, Vanth solo se puede resolver visualmente en imágenes de alta resolución, lo que requiere el uso de telescopios espaciales de gran apertura o telescopios terrestres con la ayuda de óptica adaptativa o interferometría . [20] : 2 En luz visible, la magnitud aparente de Vanth es de aproximadamente 22, que es 2,61 magnitudes más débil que Orcus o aproximadamente el 9% del brillo de Orcus. [12] [20] : 5 Orcus y Vanth se iluminarán gradualmente a medida que el sistema se acerque al Sol hasta el perihelio en 2142. [12]
Las ocultaciones estelares son una forma útil de medir directamente la posición, el tamaño y la forma de un objeto, y se pueden predecir cuando la trayectoria orbital del objeto es bien conocida. [6] : 657 La primera detección exitosa de una ocultación estelar por Vanth fue realizada por un solo observatorio en Hokkaido, Japón, el 1 de marzo de 2014, que detectó la ocultación que duró 3 segundos. [21] [22] : 16 Debido a que esta fue solo una detección única de la cuerda de la estrella ocultada a través de Vanth, la ocultación no proporcionó una restricción significativa sobre el diámetro y la forma de Vanth. [6] : 665 El 7 de marzo de 2017, se observó otra ocultación estelar por Vanth en América y el Océano Pacífico. [6] : 657 De los cinco observatorios que participaron en la observación de la ocultación de Vanth de 2017, dos de ellos hicieron detecciones positivas. [6] : 660 Los observatorios restantes que no detectaron la ocultación, junto con el hecho de que la estrella ocultada era una estrella doble , limitaron estrictamente el rango de los posibles diámetros de Vanth a 432–453 km (268–281 mi), con la suposición de que Vanth tenía una forma esférica. [6] : 663 La ocultación de 2017 no mostró signos de una atmósfera en Vanth, lo que coloca una presión límite superior de 1–4 microbares para una atmósfera potencial. La ocultación de 2017 tampoco mostró signos de anillos dentro de los 10.000 km (6.200 mi) de Vanth o más allá de los 8.010 km (4.980 mi) de Orcus. [6] : 657
Vanth forma un sistema binario con Orcus, en el que los dos cuerpos giran alrededor del baricentro entre ellos. Orcus y Vanth están separados por 9.000 km (5.600 mi) de sus centros y giran alrededor de su baricentro en órbitas casi circulares con un período de 9,54 días. [5] : 67 [8] Vanth es menos masivo que Orcus, por lo que es el componente secundario del sistema binario y orbita más lejos del baricentro en un radio orbital de7.770 kilómetros (4.830 mi ; 86,3% de la distancia de separación Orcus-Vanth). El componente primario más masivo, Orcus, orbita más cerca del baricentro en un radio orbital de1.230 kilómetros (760 mi ; 13,7% de la distancia de separación). [f] [8] : 4
La órbita de Vanth está inclinada perpendicularmente (90°) con respecto al plano del Sistema Solar . Durante el tiempo en que se observó a Vanth (2005-2023), el polo norte de su órbita apuntaba hacia la Tierra, de modo que la órbita de Vanth aparecía de frente o de polo desde la perspectiva de la Tierra. [11] : 2700–2701 [8] : 4 La perspectiva del plano orbital de Vanth cambia muy lentamente a medida que el sistema Orcus-Vanth viaja a lo largo de su órbita de 247 años alrededor del Sol. [4] Debido a este lento cambio de perspectiva, los astrónomos no pudieron determinar la inclinación orbital real de Vanth hasta 2015. [5] : 67 La órbita de Vanth eventualmente cambiará de una perspectiva de frente a una de canto para el año 2082, después de lo cual el sistema Orcus-Vanth comienza su temporada de eventos mutuos donde Orcus y Vanth se turnan para eclipsarse y transitarse entre sí. [5] : 67
Las órbitas circulares y los tamaños relativos de los componentes del sistema Orcus-Vanth tienen similitudes con el sistema binario Plutón-Caronte, lo que llevó a los astrónomos a sospechar que estos dos sistemas se formaron y evolucionaron de manera similar. [11] : 2705 [8] : 5 Como se planteó como hipótesis para Caronte, se cree que Vanth es un fragmento capturado de un cuerpo grande que impactó Orcus probablemente antes de la migración hacia afuera de Neptuno 700 millones de años después de la formación del Sistema Solar (hace unos 4 mil millones de años). [8] : 5 [23] : 805 Las simulaciones hidrodinámicas de los investigadores Sota Arakawa et al. en 2019 sugirieron que un impactador que viajara cerca de la velocidad de escape de Orcus debería impactar Orcus en un ángulo oblicuo mayor a 45° para que dejara un fragmento grande e intacto en órbita alrededor de Orcus. [8] : 5 [23] : 804 Este fragmento, que se convertiría en Vanth, inicialmente tendría una órbita excéntrica cerca de Orcus. [23] : 804 Las simulaciones de Arakawa et al. predijeron que tanto Orcus como Vanth deberían permanecer fundidos durante al menos 10.000 años para que las interacciones de marea bloquearan ambos componentes y expandieran y circularizaran la órbita de Vanth antes del día actual. [23] : 804, 806 Cálculos anteriores de Michael Brown et al. en 2010 sugirieron que tomó entre 150 y 400 millones de años para que ambos componentes del sistema Orcus-Vanth migraran a su distancia de separación actual y se bloquearan por marea. [11] : 2704
Un origen de impacto del sistema Orcus y Vanth implicaría que ambos componentes deberían tener densidades, composiciones superficiales y colores similares. [11] : 2702 Si bien Vanth tiene una densidad similar a Orcus (aunque con gran incertidumbre), [8] : 5 Vanth parece más rojo y estudios espectroscópicos tentativos han sugerido que tiene bajas cantidades de hielo de agua expuesto, lo que puede hacer que se parezca más a los objetos primordiales del cinturón de Kuiper que Orcus, cuya superficie tiene un color neutro (gris) y es abundante en hielo de agua expuesto en contraste. [11] : 2702 [20] : 5 Si bien la naturaleza incierta de la diferencia de composición de Orcus y Vanth no necesariamente refuta la hipótesis del impacto, sí brinda plausibilidad a hipótesis alternativas para el origen de Vanth, como la captura gravitacional de un objeto del cinturón de Kuiper. [20] : 5 Sin embargo, estas hipótesis alternativas han caído en desuso desde entonces a medida que se entendieron mejor las propiedades físicas y los mecanismos de formación de los satélites planetarios enanos de Vanth. [7] : 1 [8]
A partir de 2023 [actualizar], la estimación más precisa para el diámetro de Vanth es 443 ± 10 km (275 ± 6 mi), determinada a partir de una ocultación estelar en 2017. [6] : 663, 665 [8] : 2 Esta estimación es consistente con la estimación anterior de 475 ± 75 km (295 ± 47 mi) a partir de mediciones de emisión térmica realizadas por el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) en 2016. [6] : 664 [7] : 2 Ambas estimaciones muestran que Vanth tiene aproximadamente la mitad del diámetro de Orcus y es la tercera luna más grande conocida de un objeto transneptuniano, después de Caronte y Dysnomia . [7] : 3 [8] : 2
Vanth es lo suficientemente masivo como para obligar gravitacionalmente a Orcus a orbitar alrededor del baricentro del sistema. Las imágenes de alta resolución de ALMA resolvieron el movimiento orbital baricéntrico de Orcus en 2016, lo que mostró que el baricentro se encontraba13,7% ± 1,3% a lo largo de la distancia de separación de Orcus a Vanth. [8] : 4 Esto indica que Vanth tiene una masa de(8,7 ± 0,8) × 10 19 kg . [f] [8] : 4 De todos los sistemas de satélites de planetas y planetas enanos conocidos , Vanth es el satélite más masivo en relación con su primario: la relación entre la masa de Vanth y la masa de Orcus es16% ± 2% , que es mayor que la relación de masas del sistema binario Plutón-Caronte del 12%. [8] : 5
Vanth parece tener una densidad similar a la de Orcus, a pesar de que existen grandes incertidumbres en las estimaciones actuales de la densidad de Vanth. [8] : 5 Según las mediciones de ALMA para el diámetro y la masa de Vanth, la densidad de Vanth es1.5+0,5
−1,0 g/cm 3 . [8] : 4 El uso de la estimación de ocultación para el diámetro de Vanth en lugar de ALMA produce una mayor densidad de1,9 ± 0,3 g/cm 3 . [c] Si la densidad de Vanth es de hecho similar a la de Orcus, esto apoyaría un origen de impacto para el sistema. [8] : 5 Sin embargo, se necesitan observaciones adicionales del sistema Orcus-Vanth para refinar la masa y la densidad de Vanth antes de que se puedan sacar conclusiones sobre el origen y la estructura interna de Vanth. [8] : 5
Las observaciones visibles e infrarrojas cercanas de Vanth realizadas con el Hubble entre 2007 y 2008 mostraron que la superficie de la luna parece moderadamente roja, siendo cada vez más reflectante en longitudes de onda más largas y rojas . [11] : 2702 Se espera que la superficie de Vanth esté desprovista de hielos volátiles como amoníaco y metano , ya que Vanth es demasiado pequeña para que su gravedad impida que los gases escapen al espacio . [24] : 8 La espectroscopia infrarroja cercana realizada por el Very Large Telescope en 2010 confirmó el color rojizo de Vanth, pero no detectó de manera concluyente signos de hielo de agua en el espectro de Vanth debido a la baja resolución de las observaciones. [20] : 5 Sin embargo, el espectro rojizo de Vanth parece consistente con una baja abundancia de hielo de agua en su superficie, lo que sugiere que su composición superficial puede ser similar a la de los objetos del cinturón de Kuiper cubiertos de tolina . [11] : 2702 [20] : 5 El color rojizo de Vanth y la aparente falta de hielo de agua expuesto insinuaban que debería tener una superficie oscura con un albedo geométrico menor que el de Orcus; [11] : 2704 [9] : 6 esto se confirmó en las observaciones de ALMA de 2016, que determinaron un albedo geométrico de 0,08 para Vanth basado en su emisión térmica. [7] : 3
Debido a la perspectiva de polos del sistema Orcus-Vanth desde la Tierra, una gran parte de las superficies de los componentes permanecen a la vista mientras rotan, lo que resulta en cambios minúsculos en el brillo que dificultan a los astrónomos estudiar la curva de luz del sistema . [11] : 2704 Además, Orcus y Vanth orbitan tan cerca uno del otro que la mayoría de los telescopios en la Tierra no pueden resolverlos individualmente, por lo que las curvas de luz de cada componente se combinan como una sola curva de luz. [9] : 2 Las observaciones fotométricas continuas del sistema no resuelto Orcus-Vanth en 2009-2010 mostraron que su brillo general varía con una pequeña amplitud de curva de luz de0,06 ± 0,04 magnitudes y un período de9,7 ± 0,3 días. [9] : 3 Esto coincide aproximadamente con el período orbital de Vanth de 9,54 días, lo que indica que hay una rotación sincrónica en uno o ambos componentes del sistema. [9] : 3 Al menos uno de estos componentes que giran sincrónicamente debe tener una forma alargada o variaciones en el albedo de la superficie para causar estas variaciones de brillo. [9] : 3 Los investigadores José Luis Ortiz et al. sugirieron en 2011 que al menos Vanth debe estar girando sincrónicamente de acuerdo con la curva de luz del sistema Orcus-Vanth, [9] : 3 mientras que David Rabinowitz y Yasi Owainati argumentaron en 2014 que la variabilidad del sistema probablemente debería provenir de ambos componentes, lo que significa que el sistema Orcus-Vanth debería ser doblemente sincrónico. [10]
Todavía no se ha medido ninguna curva de luz resuelta individualmente para Vanth, por lo que se desconoce su forma. [6] : 663 El diámetro de Vanth se encuentra cerca del umbral de ~400 km (250 mi) para el equilibrio hidrostático de las lunas de Saturno y Urano , por lo que Vanth probablemente no sería lo suficientemente masivo como para comprimirse gravitacionalmente en una esfera, especialmente en las temperaturas frías del cinturón de Kuiper (por debajo de 44 K ; −229 °C ) [6] : 663 donde el hielo y la roca son más rígidos. [25] : 75 [26] : 176
