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El planeta Neptuno tiene 16 lunas conocidas , que llevan el nombre de deidades menores del agua y de una criatura acuática de la mitología griega . Con diferencia, el mayor de ellos es Tritón , descubierto 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 Proteo , la segunda luna más grande de Neptuno, fuera descubierta en 1989.
Tritón es único entre las lunas de masa planetaria porque su órbita está retrógrada 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 ha sido capturado, la luna Phoebe de Saturno , tiene sólo 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, ya que alteró 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 brumas.
Dentro de Tritón hay siete pequeños satélites regulares , todos los cuales tienen órbitas progrados en planos que se encuentran cerca del plano ecuatorial de Neptuno; algunos de estos orbitan entre los anillos de Neptuno . El mayor de ellos es Proteo. Fueron reacretados 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, incluida Nereida, cuyas órbitas están mucho más lejos de Neptuno y con gran inclinación: tres de ellos tienen órbitas progradas, mientras que el resto tiene órbitas retrógradas. En particular, Nereida tiene una órbita inusualmente cercana y excéntrica para un satélite irregular, lo que sugiere que alguna vez pudo haber sido un satélite regular que fue significativamente perturbado en 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, apenas diecisiete días después del descubrimiento de Neptuno . [3] La 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 en mayo. 24 de octubre 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 máximo acercamiento del planeta. La luminosidad de la estrella disminuyó sólo durante unos segundos, lo que significaba que se debía a una luna y no a un anillo.
No se encontraron más lunas hasta que la Voyager 2 pasó cerca de Neptuno en 1989. La Voyager 2 redescubrió Larissa y descubrió cinco lunas interiores: Naiad , Thalassa , Despina , Galatea y Proteus . [6] En 2001, dos estudios que utilizaron grandes telescopios terrestres encontraron cinco lunas irregulares exteriores adicionales, lo que eleva el total a trece. [7] Encuestas de seguimiento realizadas 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 a la panorámica para compensar el movimiento orbital y permitir el apilamiento de múltiples imágenes para resaltar detalles débiles. [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 remontaban a 2004. La Voyager 2 , que había observado todos los demás satélites internos 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 dos lunas irregulares más de Neptuno, que se anunciaron en 2024. [12] Estas dos lunas se denominan provisionalmente S/2021 N 1 y S/ 2002 N 5 . Este último resultó ser una recuperación de la luna perdida de 2002. [2] [13]
Descubrimiento de las lunas de los 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 se lo conocía simplemente simplemente como "el satélite de Neptuno". Otras lunas de Neptuno también llevan nombres de dioses del agua griegos y romanos , de acuerdo con la posición de Neptuno como dios del mar: [16] ya sea de la mitología griega , generalmente hijos de Poseidón , el Neptuno griego (Tritón, Proteo, Despina, Talassa); amantes de Poseidón (Larissa); otras criaturas mitológicas relacionadas con Poseidón (Hippocamp); clases de deidades griegas menores del agua ( Náyade , Nereida ); o Nereidas específicas (Halimede, Galatea, Neso, Sao, Laomedeia, Psamathe). [16] [17]
Para los satélites irregulares "normales", la convención general es utilizar nombres que terminen en "a" para los satélites progrados, nombres que terminen en "e" para los satélites retrógrados y nombres que terminen en "o" para los satélites excepcionalmente inclinados, exactamente igual que la convención. para las lunas de Júpiter . [18] Dos asteroides comparten los mismos nombres que 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 en el plano ecuatorial de Neptuno. El segundo grupo está formado por las otras nueve lunas, incluido Tritón. Generalmente siguen órbitas inclinadas, excéntricas 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 . Todos, excepto los dos exteriores, están dentro de la órbita sincrónica de Neptuno (el período de rotación de Neptuno es de 0,6713 días o 16 horas [20] ) y, por lo tanto, están siendo desacelerados por las mareas . Náyade, la luna regular más cercana, es también la segunda más pequeña entre las lunas interiores (tras el 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 propia rotación de Neptuno, oscilando entre 7 horas para Náyade y Thalassa , y 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 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 próxima luna, Galatea , orbita justo dentro del más prominente de los anillos de Neptuno, el anillo de Adams . [21] Este anillo es muy estrecho, con una anchura que no supera 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 desempeñar un papel en el mantenimiento de los arcos. [21]
Sólo se han fotografiado las dos lunas regulares más grandes con una resolución suficiente para discernir sus formas y características de la superficie. [6] Larissa, de unos 200 km de diámetro, es alargada. Proteus no es significativamente alargado, pero tampoco completamente esférico: [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 de Saturno Mimas , que es completamente elipsoidal. Esta diferencia puede deberse a una colisión pasada de Proteus. [24] La superficie de Proteus está 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 hechos de 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 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 exteriores 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 neptunianas irregulares, que se parecen más 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 un orden de magnitud más pequeño que el de todas las demás lunas irregulares conocidas. En tercer lugar, ambos 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 casi circular, y se cree que es un satélite capturado gravitacionalmente. Fue la segunda luna del Sistema Solar que se descubrió que tenía una atmósfera sustancial , compuesta principalmente de nitrógeno con pequeñas cantidades de metano y monóxido de carbono . [26] La presión sobre la superficie de Tritón es de aproximadamente 14 μbar . [26] En 1989, la nave espacial Voyager 2 observó lo que parecían ser nubes y brumas 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 por nitrógeno, metano, dióxido de carbono y hielos de agua [27] y tiene un alto albedo geométrico de más del 70%. [6] El albedo de Bond es aún mayor, alcanzando hasta el 90%. [6] [nota 1] Las características de la superficie incluyen el gran casquete polar sur , planos de cráteres más antiguos atravesados por graben y escarpes , así como características juveniles 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 de humo a una altura de hasta 8 km. [6] Tritón tiene una densidad relativamente alta de aproximadamente 2 g/cm 3 , lo que indica que las rocas constituyen aproximadamente dos tercios de su masa y los hielos (principalmente hielo de agua) el tercio restante. Puede haber una capa de agua líquida en las profundidades de Tritón, formando un océano subterráneo. [28] Debido a su órbita retrógrada y su relativa proximidad a Neptuno (más cerca que la Luna de la Tierra), la desaceleración de las mareas está provocando 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 fue dispersado a su órbita actual a través de interacciones gravitacionales durante la captura de Tritón. [30] Se ha detectado espectroscópicamente hielo de agua en su superficie. Las primeras mediciones de Nereida mostraron variaciones grandes e irregulares en su magnitud visible, que se especuló que eran causadas por una precesión forzada o una 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. Los modelos térmicos basados en observaciones infrarrojas de los telescopios espaciales Spitzer y Herschel sugieren que la Nereida está sólo 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 de Saturno Hiperión . [32]
Nereida domina los satélites irregulares normales de Neptuno, y tiene aproximadamente el 98% de la masa de todo el sistema de satélites irregulares de Neptuno (si no se cuenta Tritón). Esto es similar a la situación de Febe en Saturno. Si se cuenta como un satélite irregular normal (pero no como Tritón), entonces Nereida es también, con diferencia, el satélite irregular normal más grande conocido, con aproximadamente 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. grupo. [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 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 mayor porcentaje del radio de Hill de su primario 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, y todas las demás lunas juntas representan sólo 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 del desequilibrio del actual sistema neptuniano 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 internos originales, provocando que colisionaran y se redujeran a un disco de escombros. [30] Esto significa que es probable que los satélites internos actuales de Neptuno no sean los cuerpos originales que se formaron con Neptuno. Sólo después de que la órbita de Tritón se hiciera circular, algunos de los escombros pudieron volver a acrecentarse en las lunas regulares actuales. [24]
El mecanismo de captura de Tritón ha sido objeto de varias teorías a lo largo de los años. Uno de ellos 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 2] interrumpido por su encuentro con Neptuno. [36]
Las simulaciones numéricas muestran que existe una probabilidad de 0,41 de que la luna Halimede haya chocado con Nereida en algún momento del pasado. [7] Aunque no se sabe si ha tenido lugar alguna colisión, ambas lunas parecen tener colores similares ("grises"), lo que implica que Halimede podría ser un fragmento de Nereida. [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 se promedian durante un período de 30.000 años: estos pueden diferir de los elementos orbitales osculadores proporcionados por otros 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 se haya colapsado en un esferoide , está envalentonada.
