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El planeta Neptuno tiene 16 lunas conocidas , que reciben su nombre de deidades menores del agua y una criatura acuática de la mitología griega . [nota 1] La más grande de ellas es Tritón , descubierta por William Lassell el 10 de octubre de 1846, 17 días después del descubrimiento del propio Neptuno. Pasó más de un siglo antes del descubrimiento del segundo satélite natural, Nereida , en 1949, y otros 40 años antes de que se descubriera Proteo , la segunda luna más grande de Neptuno, en 1989.
Tritón es único entre las lunas de masa planetaria en el sentido de que su órbita es retrógrada respecto a la rotación de Neptuno e inclinada con respecto al ecuador de Neptuno, lo que sugiere que no se formó en órbita alrededor de Neptuno, sino que fue capturado gravitacionalmente por él. El siguiente satélite más grande del Sistema Solar que se sospecha que fue capturado, la luna de Saturno Febe , tiene solo el 0,03% de la masa de Tritón. La captura de Tritón, que probablemente ocurrió algún tiempo después de que Neptuno formara un sistema de satélites, fue un evento catastrófico para los satélites originales de Neptuno, alterando sus órbitas de modo que colisionaron para formar un disco de escombros. Tritón es lo suficientemente masivo como para haber alcanzado el equilibrio hidrostático y retener una atmósfera delgada capaz de formar nubes y neblinas.
En el interior de Tritón hay siete pequeños satélites regulares , todos ellos con órbitas progradas en planos que se encuentran cerca del plano ecuatorial de Neptuno; algunos de estos orbitan entre los anillos de Neptuno . El más grande de ellos es Proteo. Fueron reacrecidos a partir del disco de escombros generado después de la captura de Tritón después de que la órbita tritoniana se volviera circular. Neptuno también tiene ocho satélites irregulares exteriores más además de Tritón, incluido Nereida, cuyas órbitas están mucho más lejos de Neptuno y con una gran inclinación: tres de estos tienen órbitas progradas, mientras que el resto tienen órbitas retrógradas. En particular, Nereida tiene una órbita inusualmente cercana y excéntrica para un satélite irregular, lo que sugiere que puede haber sido alguna vez un satélite regular que fue perturbado significativamente a su posición actual cuando Tritón fue capturado. La luna más externa de Neptuno, S/2021 N 1 , que tiene un período orbital de aproximadamente 27 años terrestres , orbita más lejos de su planeta que cualquier otra luna conocida en el Sistema Solar . [1] [2]
Tritón fue descubierto por William Lassell en 1846, solo diecisiete días después del descubrimiento de Neptuno . [3] Nereida fue descubierta por Gerard P. Kuiper en 1949. [4] La tercera luna, más tarde llamada Larisa , fue observada por primera vez por Harold J. Reitsema, William B. Hubbard, Larry A. Lebofsky y David J. Tholen el 24 de mayo de 1981. Los astrónomos estaban observando el acercamiento de una estrella a Neptuno, buscando anillos similares a los descubiertos alrededor de Urano cuatro años antes. [5] Si hubiera anillos, la luminosidad de la estrella disminuiría ligeramente justo antes del acercamiento más cercano del planeta. La luminosidad de la estrella disminuyó solo durante varios segundos, lo que significa que se debió a una luna en lugar de un anillo.
No se encontraron más lunas hasta que la Voyager 2 pasó por Neptuno en 1989. La Voyager 2 redescubrió Larisa y descubrió cinco lunas interiores: Náiade , Talassa , Despina , Galatea y Proteo . [6] En 2001, dos estudios con grandes telescopios terrestres encontraron cinco lunas irregulares exteriores adicionales, lo que elevó el total a trece. [7] Estudios de seguimiento realizados por dos equipos en 2002 y 2003 respectivamente volvieron a observar estas cinco lunas, que son Halimede , Sao , Psamathe , Laomedeia y Neso . [7] [8] El estudio de 2002 también encontró una sexta luna, pero no pudo volver a observarse suficientes veces para determinar su órbita, y por lo tanto se perdió . [7]
En 2013, Mark R. Showalter descubrió Hippocamp mientras examinaba imágenes del telescopio espacial Hubble de los arcos de los anillos de Neptuno de 2009. Utilizó una técnica similar al barrido para compensar el movimiento orbital y permitir el apilamiento de múltiples imágenes para resaltar detalles tenues. [9] [10] Después de decidir por capricho expandir el área de búsqueda a radios mucho más allá de los anillos, encontró un punto inequívoco que representaba la luna nueva. [11] Luego lo encontró repetidamente en otras imágenes de archivo del HST que se remontan a 2004. La Voyager 2 , que había observado todos los demás satélites interiores de Neptuno, no lo detectó durante su sobrevuelo de 1989, debido a su oscuridad. [9]
En 2021, Scott S. Sheppard y sus colegas utilizaron el telescopio Subaru en Mauna Kea, Hawái , y descubrieron otras dos lunas irregulares de Neptuno, que se anunciaron en 2024. [12] Estas dos lunas se designan provisionalmente como S/2021 N 1 y S/2002 N 5. Esta última resultó ser una recuperación de la luna perdida de 2002. [2] [13]
Descubrimiento de lunas en planetas exteriores
Tritón no tuvo un nombre oficial hasta el siglo XX. El nombre "Tritón" fue sugerido por Camille Flammarion en su libro Astronomie Populaire de 1880 , [14] pero no se volvió de uso común hasta al menos la década de 1930. [15] Hasta ese momento, generalmente se lo conocía simplemente como "el satélite de Neptuno". Otras lunas de Neptuno también reciben nombres de dioses griegos y romanos del agua , de acuerdo con la posición de Neptuno como dios del mar: [16] ya sea de la mitología griega , generalmente hijos de Poseidón , el equivalente griego de Neptuno (Tritón, Proteo, Despina, Thalassa); amantes de Poseidón (Larisa); otras criaturas mitológicas relacionadas con Poseidón (Hipocampo); clases de deidades griegas menores del agua ( Náyade , Nereida ); o nereidas específicas (Halimede, Galatea, Neso, Sao, Laomedeia, Psámate). [16] [17]
Para los satélites irregulares "normales", la convención general es utilizar nombres que terminen en "a" para satélites progrados, nombres que terminen en "e" para satélites retrógrados y nombres que terminen en "o" para satélites excepcionalmente inclinados, exactamente como la convención para las lunas de Júpiter . [18] Dos asteroides comparten los mismos nombres que las lunas de Neptuno: 74 Galatea y 1162 Larissa .
Las lunas de Neptuno se pueden dividir en dos grupos: regulares e irregulares . El primer grupo incluye las siete lunas interiores, que siguen órbitas circulares progradas situadas en el plano ecuatorial de Neptuno. El segundo grupo está formado por las otras nueve lunas, incluido Tritón. Por lo general, siguen órbitas excéntricas inclinadas y a menudo retrógradas lejos de Neptuno; la única excepción es Tritón, que orbita cerca del planeta siguiendo una órbita circular, aunque retrógrada e inclinada. [19]
En orden de distancia a Neptuno, las lunas regulares son Náyade , Talassa , Despina , Galatea , Larisa , Hipocampo y Proteo . Todas, excepto las dos exteriores, están dentro de una órbita sincrónica con Neptuno (el período de rotación de Neptuno es de 0,6713 días o 16 horas [20] ) y, por lo tanto, están siendo desaceleradas por las mareas . Náyade, la luna regular más cercana, también es la segunda más pequeña entre las lunas interiores (después del descubrimiento de Hipocampo), mientras que Proteo es la luna regular más grande y la segunda luna más grande de Neptuno. Las primeras cinco lunas orbitan mucho más rápido que la rotación de Neptuno, que va desde las 7 horas para Náyade y Talassa hasta las 13 horas para Larisa .
Las lunas interiores están estrechamente asociadas con los anillos de Neptuno . Los dos satélites más internos, Naiad y Thalassa, orbitan entre los anillos de Galle y LeVerrier . [6] Despina puede ser una luna pastora del anillo de LeVerrier, porque su órbita se encuentra justo dentro de este anillo. [21] La siguiente luna, Galatea , orbita justo dentro del más prominente de los anillos de Neptuno, el anillo de Adams . [21] Este anillo es muy estrecho, con un ancho que no excede los 50 km, [22] y tiene cinco arcos brillantes incrustados . [21] La gravedad de Galatea ayuda a confinar las partículas del anillo dentro de una región limitada en la dirección radial, manteniendo el anillo estrecho. Varias resonancias entre las partículas del anillo y Galatea también pueden tener un papel en el mantenimiento de los arcos. [21]
Sólo las dos lunas regulares más grandes han sido fotografiadas con una resolución suficiente para discernir sus formas y características superficiales. [6] Larissa, de unos 200 km de diámetro, es alargada. Proteus no es significativamente alargada, pero tampoco completamente esférica: [6] se asemeja a un poliedro irregular , con varias facetas planas o ligeramente cóncavas de 150 a 250 km de diámetro. [23] Con unos 400 km de diámetro, es más grande que la luna saturniana Mimas , que es completamente elipsoidal. Esta diferencia puede deberse a una disrupción de Proteus por una colisión pasada. [24] La superficie de Proteus está muy llena de cráteres y muestra una serie de características lineales. Su cráter más grande, Pharos, tiene más de 150 km de diámetro. [6] [23]
Todas las lunas interiores de Neptuno son objetos oscuros: su albedo geométrico oscila entre el 7 y el 10 %. [25] Sus espectros indican que están formadas por hielo de agua contaminado por algún material muy oscuro, probablemente compuestos orgánicos complejos . En este sentido, las lunas interiores de Neptuno son similares a las lunas interiores de Urano . [6]
En orden de su distancia del planeta, las lunas irregulares son Tritón , Nereida , Halimede , Sao , S/2002 N 5 , Laomedeia , Psamathe , Neso y S/2021 N 1 , un grupo que incluye objetos tanto progrados como retrógrados. [19] Las siete lunas más externas son similares a las lunas irregulares de otros planetas gigantes , y se cree que fueron capturadas gravitacionalmente por Neptuno, a diferencia de los satélites regulares, que probablemente se formaron in situ . [8]
Tritón y Nereida son satélites irregulares inusuales y, por lo tanto, se tratan por separado de las otras siete lunas irregulares de Neptuno, que son más similares a los satélites irregulares exteriores de los otros planetas exteriores. [8] En primer lugar, son las dos lunas irregulares más grandes conocidas en el Sistema Solar, siendo Tritón casi un orden de magnitud más grande que todas las demás lunas irregulares conocidas. En segundo lugar, ambas tienen semiejes mayores atípicamente pequeños, siendo el de Tritón más de un orden de magnitud más pequeño que los de todas las demás lunas irregulares conocidas. En tercer lugar, ambas tienen excentricidades orbitales inusuales: Nereida tiene una de las órbitas más excéntricas de todos los satélites irregulares conocidos, y la órbita de Tritón es un círculo casi perfecto. Finalmente, Nereida también tiene la inclinación más baja de todos los satélites irregulares conocidos. [8]
Tritón sigue una órbita retrógrada y cuasi circular, y se piensa que es un satélite capturado gravitacionalmente. Fue la segunda luna del Sistema Solar en la que se descubrió que tenía una atmósfera sustancial , que es principalmente nitrógeno con pequeñas cantidades de metano y monóxido de carbono . [26] La presión en la superficie de Tritón es de aproximadamente 14 μbar . [26] En 1989, la sonda espacial Voyager 2 observó lo que parecían ser nubes y neblinas en esta delgada atmósfera. [6] Tritón es uno de los cuerpos más fríos del Sistema Solar, con una temperatura superficial de aproximadamente 38 K (−235,2 °C). [26] Su superficie está cubierta de nitrógeno, metano, dióxido de carbono y hielos de agua [27] y tiene un albedo geométrico alto de más del 70%. [6] El albedo de Bond es incluso más alto, llegando hasta el 90%. [6] [nota 2] Las características de la superficie incluyen el gran casquete polar sur , planos más antiguos llenos de cráteres atravesados por fosas y escarpes , así como características jóvenes probablemente formadas por procesos endógenos como el criovulcanismo . [6] Las observaciones de la Voyager 2 revelaron una serie de géiseres activos dentro del casquete polar calentado por el Sol, que expulsan columnas a una altura de hasta 8 km. [6] Tritón tiene una densidad relativamente alta de alrededor de 2 g/cm 3, lo que indica que las rocas constituyen alrededor de dos tercios de su masa y los hielos (principalmente hielo de agua) el tercio restante. Puede haber una capa de agua líquida en el interior de Tritón, formando un océano subterráneo. [28] Debido a su órbita retrógrada y su relativa proximidad a Neptuno (más cerca de lo que la Luna está de la Tierra), la desaceleración de las mareas está haciendo que Tritón gire en espiral hacia adentro, lo que conducirá a su destrucción en unos 3.600 millones de años. [29]
Nereida es la tercera luna más grande de Neptuno. Tiene una órbita prograda pero muy excéntrica y se cree que es un antiguo satélite regular que se dispersó a su órbita actual a través de interacciones gravitacionales durante la captura de Tritón. [30] Se ha detectado hielo de agua espectroscópicamente en su superficie. Las primeras mediciones de Nereida mostraron variaciones grandes e irregulares en su magnitud visible, que se especuló que eran causadas por precesión forzada o rotación caótica combinada con una forma alargada y puntos brillantes u oscuros en la superficie. [31] Esto fue refutado en 2016, cuando las observaciones del telescopio espacial Kepler mostraron solo variaciones menores. El modelado térmico basado en observaciones infrarrojas de los telescopios espaciales Spitzer y Herschel sugiere que Nereida es solo moderadamente alargada, lo que desfavorece la precesión forzada de la rotación. [32] El modelo térmico también indica que la rugosidad de la superficie de Nereida es muy alta, probablemente similar a la de la luna saturniana Hiperión . [32]
Nereida domina los satélites irregulares normales de Neptuno, con cerca del 98% de la masa de todo el sistema de satélites irregulares de Neptuno en conjunto (si no se cuenta a Tritón). Esto es similar a la situación de Febe en Saturno. Si se cuenta como un satélite irregular normal (pero no a Tritón), entonces Nereida es también, con mucho, el satélite irregular normal más grande conocido, con cerca de dos tercios de la masa de todas las lunas irregulares normales combinadas. [33]
Entre las lunas irregulares restantes, Sao, S/2002 N 5 y Laomedeia siguen órbitas progradas, mientras que Halimede, Psamathe, Neso y S/2021 N 1 siguen órbitas retrógradas. Hay al menos dos grupos de lunas que comparten órbitas similares, con las lunas progradas Sao, S/2002 N 5 y Laomedeia pertenecientes al grupo Sao y las lunas retrógradas Psamathe, Neso y S/2021 N 1 pertenecientes al grupo Neso. [12] Las lunas del grupo Neso tienen las órbitas más grandes de todos los satélites naturales descubiertos en el Sistema Solar hasta la fecha, con distancias orbitales promedio de más de 125 veces la distancia entre la Tierra y la Luna y períodos orbitales de más de 25 años. [34] Neptuno tiene la esfera de Hill más grande del Sistema Solar, debido principalmente a su gran distancia del Sol; esto le permite retener el control de lunas tan distantes. [19] Sin embargo, las lunas jovianas de los grupos Carme y Pasiphae orbitan en un porcentaje mayor del radio de Hill de su luna primaria que las lunas del grupo Neso. [19]
La distribución de masa de las lunas neptunianas es la más desequilibrada de los sistemas de satélites de los planetas gigantes del Sistema Solar. Una luna, Tritón, constituye casi toda la masa del sistema, mientras que el resto de lunas juntas representan solo un tercio del uno por ciento. Esto es similar al sistema lunar de Saturno, donde Titán constituye más del 95% de la masa total, pero es diferente de los sistemas más equilibrados de Júpiter y Urano. La razón de la asimetría del sistema neptuniano actual es que Tritón fue capturado mucho después de la formación del sistema de satélites original de Neptuno, y los expertos conjeturan que gran parte del sistema fue destruido en el proceso de captura. [30] [35]
La órbita de Tritón en el momento de su captura habría sido muy excéntrica y habría causado perturbaciones caóticas en las órbitas de los satélites neptunianos interiores originales, lo que habría provocado que colisionaran y se redujeran a un disco de escombros. [30] Esto significa que es probable que los satélites interiores actuales de Neptuno no sean los cuerpos originales que se formaron con Neptuno. Solo después de que la órbita de Tritón se hiciera circular, algunos de los escombros pudieron volver a acumularse en las lunas regulares actuales. [24]
El mecanismo de captura de Tritón ha sido objeto de varias teorías a lo largo de los años. Una de ellas postula que Tritón fue capturado en un encuentro de tres cuerpos . En este escenario, Tritón es el miembro superviviente de un objeto binario del cinturón de Kuiper [nota 3] alterado por su encuentro con Neptuno. [36]
Las simulaciones numéricas muestran que existe una probabilidad de 0,41 de que la luna Halimede haya colisionado con Nereid en algún momento del pasado. [7] Aunque no se sabe si se ha producido alguna colisión, ambas lunas parecen tener colores similares ("grises"), lo que implica que Halimede podría ser un fragmento de Nereid. [37]
Las lunas neptunianas se enumeran aquí por período orbital, del más corto al más largo. Las lunas irregulares (capturadas) están marcadas por color. Las órbitas y las distancias medias de las lunas irregulares son variables en escalas de tiempo cortas debido a las frecuentes perturbaciones planetarias y solares , por lo tanto, los elementos orbitales enumerados de todas las lunas irregulares son promedios durante un período de 30.000 años: estos pueden diferir de los elementos orbitales osculadores proporcionados por otras fuentes. [38] Todos sus elementos orbitales se basan en la época del 1 de enero de 2020. [1] Tritón, la única luna neptuniana lo suficientemente masiva como para que su superficie haya colapsado en un esferoide , está en negrita.
