Las lunas vienen en muchas formas.
En nuestro sistema solar tenemos lunas rocosas (p. ej. Tierraen luna), lunas oceánicas (p. ej. Europa Es Encelado) y lunas de hielo congeladas (p. ej. Tritón) pero no hay lunas gaseosas. ¿Tenemos mala suerte de no tener lunas gaseosas o existen razones físicas por las que no pueden existir?
¡En realidad hay lunas gaseosas! Aunque no están en nuestro sistema solar. Aunque más de 5.500 exoplanetas Hasta el momento se han descubierto sólo dos posibles exolunas Se han detectado casos y ninguno de ellos está 100% confirmado todavía. Lo extraño de estas dos ‘exolunas’ es que son gigantes gaseosos que orbitan en órbitas aún más grandes. gigantes gaseosos! Sin embargo, como veremos, son la excepción que confirma la regla.
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Para entender por qué no hay lunas gaseosas, al menos en nuestro sistema solar, es mejor entender primero cómo se forman los planetas gigantes gaseosos.
Hay dos escenarios para la formación de planetas gigantes gaseosos. Una se llama formación “de abajo hacia arriba” y la otra, “de arriba hacia abajo”.
Formando mundos gaseosos de abajo hacia arriba.
De abajo hacia arriba, o ‘adición central‘, la formación es cómo se formaron los planetas gigantes gaseosos de nuestro sistema solar. Si pudiéramos retroceder en el tiempo 4.500 millones de años, veríamos un sol joven rodeado por un disco de gas y polvo. Este es el disco protoplanetario a partir del cual se formaron todos los planetas. Primero, se acumularon como cuerpos rocosos, creciendo a medida que acumulaban polvo, guijarros y asteroides. Algunos sólo crecieron tanto como Marte o Venuspero otros continuaron creciendo, formando cuerpos rocosos gigantes de hasta 10 veces la masa de Júpiter.
Una vez que alcanzaron esta masa, tuvieron una gravedad lo suficientemente fuerte como para comenzar a barrer grandes áreas de gas del disco protoplanetario. La cantidad exacta de gas que robaban y su tamaño dependía de su gravedad y de la cantidad de gas disponible.
Pero al final, nuestro sistema solar se quedó con cuatro planetas gigantes gaseosos… Júpiter Es Saturnoy los ‘gigantes de hielo’ más fríos Urano Es Neptuno. de la NASA Juno La misión a Júpiter ayudó a encontrar evidencia que respalda el modelo de acreción del núcleo al detectar la gravedad de un núcleo grande, rocoso pero difuso, aproximadamente diez veces la masa de la Tierra en el centro de Júpiter.
Formando mundos gaseosos de arriba a abajo.
En el modelo de arriba hacia abajo, los mundos gaseosos se forman directamente a partir de una masa de gas que colapsa en una nebulosa, tal como lo hacen las estrellas. Sin embargo, existe una cantidad mínima de masa que este proceso puede producir.
A medida que una gran masa de gas se contrae bajo la fuerza de su propia gravedad, se calienta porque el gas se comprime en un volumen cada vez más pequeño y, por tanto, más denso. Pero cuando el gas está caliente quiere expandirse, por lo que para continuar contrayéndose, la masa de gas debe irradiar su exceso de calor. En consecuencia, a menudo vemos nubes de gas colapsando brillando a la luz de la energía térmica infrarroja.
Sin embargo, existe un factor restrictivo llamado “límite de opacidad para la fragmentación”.
«Irradiar suficiente calor para que el gas pueda enfriarse y aun así colapsar depende de la opacidad, temperatura y densidad del polvo, y este proceso se vuelve mucho menos eficiente con objetos más pequeños, hasta el punto de aproximadamente 3 masas de Júpiter. No puede irradiar suficiente calor para continuar». colapsar», dijo en una entrevista Sam Pearson, de la Agencia Espacial Europea.
Cuanto menor es el volumen, más concentrado y opaco se vuelve el polvo, y el proceso de irradiar el exceso de calor debido a la contracción gravitacional se vuelve cada vez más ineficiente. Por lo tanto, en el proceso de arriba hacia abajo no se puede formar nada menor que 3 masas de Júpiter.
Por qué el sistema solar no tiene lunas gaseosas
Al igual que sus planetas padres, la mayoría de las lunas de nuestro sistema solar se formaron mediante el proceso de acreción central de abajo hacia arriba en discos de material sobrante que rodeaban a sus planetas padres. Dado que los planetas ya habían absorbido la mayor parte del material disponible, simplemente no quedaba suficiente para formar una luna con suficiente masa como para tener suficiente gravedad para contener una gran cantidad de gas. De hecho, sólo una luna en el sistema solar tiene atmósfera, y esa es la luna más grande de Saturno. Titán.
Asimismo, un proceso de arriba hacia abajo no podría haber ocurrido porque no quedaba suficiente gas, y si hubiera sucedido, con un mínimo de 3 masas de Júpiter, habría sido el mundo más grande del sistema solar con diferencia.
lunas extrañas
Por lo tanto, no podemos formar lunas gaseosas mediante los dos procesos más convencionales de producción de mundos gaseosos. Sin embargo, hay varias rarezas en el sistema solar que se formaron de manera diferente.
En el caso de la Tierra, la Luna probablemente se formó a partir de material expulsado de la Tierra después de un colisión gigante el tamaño de marte protoplaneta. Estos escombros formaron un anillo que formó la luna de la Tierra mediante la acreción del núcleo. ¿Podría un impacto en un planeta gigante gaseoso expulsar suficiente gas para formar una luna de gas?
Infelizmente no. «Los planetas rocosos pueden tener impactos como este, pero recuerden cuando el cometa Zapatero – Levy 9 golpear Júpiter [in 1994]? Simplemente desapareció”, dijo Jessie Christiansen de Caltech a Space.com en una entrevista. «Los gigantes gaseosos comen cualquier cosa».
Todo lo que choca con un gigante gaseoso simplemente se incluye en el gigante gaseoso y se convierte en parte de él, en lugar de expulsar escombros al espacio.
Otra rareza son las lunas capturadas. Por ejemplo, Marte dos lunas Fobos Es Deimos son capturados asteroides. Phoebe, la luna más externa de Saturno, es un objeto cometario capturado, y Tritón, la luna de Neptuno, es un objeto cometario capturado. cinturón de Kuiper objeto. No se formaron alrededor de un planeta, sino solos en el espacio, y luego se acercaron demasiado y fueron atrapados por la gravedad de un planeta.
Esto plantea una pregunta: ¿podría un planeta gaseoso más pequeño ser capturado por un planeta gaseoso más grande? Después de todo, los mundos gaseosos pueden tener una masa tan grande como una docena de veces la masa de Júpiter, por lo que, en principio, podrían capturar fácilmente un mundo gaseoso con, digamos, la masa de Neptuno.
Las exolunas gaseosas
¡Parece que realmente pueden! «Podría ser que haya lunas del tamaño de Neptuno alrededor de exoplanetas gigantes», dijo Christiansen.
Las dos exolunas candidatas mencionadas al principio de este artículo: Kepler 1625b-i Es Kepler 1708b-i – son ambos gigantes gaseosos por derecho propio, pero parecen ser satélites de gigantes gaseosos aún más grandes.
«Haré hincapié en que ambos son candidatos», dijo Christiansen. «Vemos algo en los datos que es consistente con una luna, pero hay otras cosas que también podrían explicarlo».
Suponiendo que sea una luna real, entonces Kepler 1625b-i tiene una masa 19 veces mayor que la de la Tierra (aproximadamente el 6% de la masa de Júpiter), lo que lo hace similar en masa a Neptuno, y acompaña a un planeta gaseoso con 30 veces la masa de Júpiter. masa de la Tierra y un diámetro la mitad que el de Júpiter.
Kepler 1708b-i es aún más pesado: pesa alrededor de 37 veces la masa de la Tierra y orbita un planeta gigante 4,6 veces más masivo que Júpiter.
«Desafían muchas teorías», dijo Christiansen. «Es difícil imaginar cómo se formaron así, por lo que debieron haber sido capturados».
Ser objetos capturados los haría similares en principio a las lunas capturadas en nuestro sistema solar. Se habrían formado como planetas a partir de la acreción del núcleo en un disco y luego habrían sido capturados debido a su migración hacia su estrella.
La migración parece ser un proceso común en los sistemas planetarios jóvenes. Así explican los astrónomos los “Júpiter calientes”, que son gigantes gaseosos muy cercanos a su estrella, pero que no podrían haberse formado tan cerca. En el caso de las exolunas Kepler 1625b-i y 1708b-i, mientras migraban, fueron atrapadas por planetas más grandes frente a ellas.
Sin embargo, a pesar de todo esto, ¡probablemente no sean lunas reales! En cambio, ambos son probablemente ejemplos de planetas dobles en lugar de exolunas. Un planeta doble ocurre cuando ambos mundos orbitan alrededor de un centro de masa común en el espacio entre ellos, en lugar de que uno orbite alrededor del otro. Tenemos un planeta doble en nuestro Sistema Solar, disfrazado de Plutón y tu mayor compañero, Caronte.
Así que existen una especie de lunas gaseosas, pero para crearlas, ¡la naturaleza tiene que hacer trampa!
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