Las lunas vienen en muchas formas.
En nuestro Sistema solar Tenemos lunas rocosas (por ejemplo Tierra‘s luna), lunas oceánicas (p. ej. Europa Y Encelado) y lunas de hielo congeladas (p. ej. Tritón) Pero no hay lunas de gas. ¿Tenemos mala suerte de no tener lunas de gas o hay razones físicas por las que no existen?
De hecho, ¡hay lunas de gas! Aunque no están en nuestro sistema solar. Aunque más de 5500 Exoplanetas Hasta ahora, sólo se han descubierto dos posibles. com.exolunas Se han observado y ninguno de ellos está confirmado al 100% todavía. Lo extraño de estas dos «exolunas» es que son gigantes gaseosos y orbitan mucho más grande Gigantes gaseosos! Pero, 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, lo mejor es entender primero cómo se forman los planetas gigantes gaseosos.
Hay dos escenarios para la formación del planeta gigante gaseoso. Una se denomina formación “de abajo hacia arriba” y la otra, “de arriba hacia abajo”.
Formación de mundos gaseosos de abajo hacia arriba.
de abajo hacia arriba, o «Acumulación básica«La formación es cómo se formaron los planetas gaseosos gigantes 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 del que proceden todos los planetas. Se formó. Primero, se acrecentó en cuerpos rocosos y estos crecen a medida que se acumulan polvo, grava y asteroides. Algunos solo han crecido en tamaño. Marte o VenusPero otros continuaron creciendo, formando cuerpos rocosos gigantes de hasta 10 veces la masa de la Tierra.
Una vez que tuvieron esta masa masiva, tuvieron una gravedad lo suficientemente fuerte como para comenzar a barrer grandes franjas de gas del disco protoplanetario. La cantidad exacta de gas que roban y cuánto crecen depende de su gravedad y de la cantidad de gas disponible.
Pero al final, nuestro sistema solar se quedó con cuatro planetas gigantes gaseosos… Júpiter Y SaturnoY los «gigantes de hielo» más fríos. Urano Y Neptuno. 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 rocoso grande pero difuso con una masa de aproximadamente diez veces la de la Tierra en el centro de Júpiter.
Formación de 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 colapsada en una nebulosa, tal como lo hacen las estrellas. Sin embargo, existe una masa mínima que este proceso puede producir.
Cuando una gran masa de gas se contrae bajo la influencia de su propia gravedad, se calienta porque el gas se empaqueta en un volumen 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. Como resultado, a menudo vemos nubes de gas colapsando brillando con energía térmica infrarroja.
Sin embargo, existe un factor limitante llamado «límite de opacidad de segmentación».
«Irradiar suficiente calor para que el gas pueda enfriarse y continuar colapsando 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 tener aproximadamente 3 masas de Júpiter». «No puede irradiar suficiente calor para seguir colapsando», 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 resultante de la contracción gravitacional se vuelve cada vez más ineficaz. Por lo tanto, en el proceso de arriba hacia abajo no se puede formar nada más pequeño que 3 bloques de Júpiter.
¿Por qué el sistema solar no tiene lunas de gas?
Al igual que sus planetas padres, la mayoría de las lunas de nuestro sistema solar se formaron mediante un proceso ascendente de acumulación de núcleos en discos de material sobrante que rodeaban a sus planetas padres. Dado que los planetas ya habían acumulado la mayor parte del material disponible, no había suficiente para formar una luna lo suficientemente masiva como para tener suficiente gravedad para contener mucho gas. De hecho, sólo hay una luna en el sistema solar que tiene atmósfera, y esa es la luna más grande de Saturno. Titán.
Asimismo, no podría haber ocurrido un proceso de arriba hacia abajo porque no había suficiente gas, y si hubiera ocurrido, habría sido el mundo más grande del sistema solar por un amplio margen.
lunas extrañas
Por lo tanto, no podemos formar lunas gaseosas mediante los dos procesos más convencionales de producción de mundos gaseosos. Sin embargo, existen muchas anomalías en el sistema solar que se formaron de manera diferente.
En el caso de la Tierra, la Luna probablemente se formó a partir del material liberado desde la Tierra después de A. 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 una colisión con un planeta gigante gaseoso arrojar suficiente gas para formar una luna de gas?
Lamentablemente no. “Los planetas rocosos pueden tener efectos como este, pero recuerda cuando es un cometa Zapatero – Levi 9 Golpeado por Júpiter [in 1994]? «Ha desaparecido por completo. Los gigantes gaseosos comen cualquier cosa», dijo Jesse Christiansen del Instituto de Tecnología de California a Space.com en una entrevista.
Todo lo que choca con un gigante gaseoso queda incrustado en el gigante gaseoso y se convierte en parte de él, en lugar de arrojar escombros al espacio.
Otra rareza son las lunas que fueron capturadas. por ejemplo marte Dos lunas Fobos Y Deimos fueron arrestados asteroides. Phoebe, la luna exterior de Saturno, es un cuerpo cometario capturado, y Tritón, la luna de Neptuno, es un cuerpo cometario capturado. Cinturón de Kuiper Meta. No se formaron alrededor de un planeta, se formaron solos en el espacio y luego se acercaron demasiado y fueron atrapados por la gravedad del planeta.
Esto plantea la pregunta: ¿Puede un planeta gaseoso más pequeño ser capturado por un planeta gaseoso más grande? Después de todo, los mundos gaseosos pueden tener hasta doce veces la masa de Júpiter, por lo que, en principio, podrían chocar fácilmente con, digamos, un mundo gaseoso con la masa de Neptuno.
Lunas gaseosas exógenas
¡Y parece que realmente pueden hacerlo! «Puede haber lunas del tamaño de Neptuno alrededor de exoplanetas gigantes», dijo Christiansen.
Las exolunas candidatas se mencionaron al principio de este artículo: Kepler 1625b-i Y Kepler 1708b-i -Ambos son gigantes gaseosos por derecho propio, pero parecen estar subordinados a gigantes gaseosos más grandes.
«Confirmaré que ambos son candidatos», dijo Christiansen. «Vemos algo en los datos que es consistente con la Luna, pero hay otras cosas que también podrían explicarlo».
Suponiendo que sea una verdadera luna, Kepler 1625b-i tiene una masa de 19 veces la masa de la Tierra (aproximadamente el 6% de la masa de Júpiter), lo que la hace similar en masa a Neptuno, y un planeta gaseoso compañero 30 veces la masa y el diámetro de la Tierra. La mitad que Júpiter.
Kepler-1708b-i es probablemente menos masivo que Kepler-1625b-i, con un diámetro aproximadamente cinco veces el tamaño de la Tierra (aproximadamente la mitad del diámetro de Kepler-1625b-i) y orbita un planeta gigante 4,6 veces más grande que Júpiter.
«Desafían muchas teorías», dijo Christiansen. «Es difícil entender cómo se formaron así, por lo que debieron haber sido atrapados».
La naturaleza de los objetos capturados los haría similares, en principio, a las lunas capturadas de nuestro sistema solar. Podrían haberse formado como planetas a partir de núcleos de acreción en el disco y luego haber sido capturados mientras migraban hacia su estrella.
La migración parece ser un proceso común en los sistemas planetarios jóvenes. Así es como los astrónomos explican los «Júpiter calientes», gigantes gaseosos que están muy cerca de su estrella pero que probablemente se formaron tan cerca. En el caso de las exolunas Kepler 1625b-i y 1708b-i, al migrar fueron atrapadas por planetas más grandes ubicados frente a ellas.
Sin embargo, a pesar de todo esto, ¡probablemente no sean lunas reales! En cambio, ambos son ejemplos probables de planetas dobles en lugar de exolunas. Un planeta doble es cuando ambos mundos orbitan alrededor de un centro de masa común en el espacio entre ellos, en lugar de que uno orbite al otro. Tenemos un doble planeta en nuestro sistema solar, con forma de planeta Plutón Y su mayor amigo sharón.
Entonces, hay algún tipo de lunas de gas, pero para crearlas, ¡la naturaleza tiene que hacer trampa!
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