Satèl·lits de Plutó

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Plutó i les seves tres llunes: Caront, Hidra i Nix
Órbites de les llunes i del planeta Plutó.
Mides aproximats dels cossos del Sistema de Plutó.

Plutó té cinc satèl·lits naturals coneguts. En ordre de descobriments són Caront, Nix, Hidra, Cèrber ("P4") i Estix ("P5"). Caront és el satèl·lit més gran i presenta rotació síncrona amb Plutó. Té 1.207 quilòmetres de diàmetre i orbita a una distància mitjana del planeta de 17.536 quilòmetres. Fou descobert el 1978. Amb el temps, la gravetat ha frenat les rotacions de Caront i Plutó, pel que ara presenten sempre la mateixa cara l'un a l'altre. Aquest fenomen s'anomena rotació síncrona i passa també entre la Terra i la Lluna. Però, a diferència del que passa en el sistema Terra-Lluna, en el sistema plutonià aquest lligam gravitacional s'estén també fins a Plutó de manera que, observant des d'un dels hemisferis de Plutó, Caront és sempre visible en el cel però, des de l'hemisferi contrari, Caront no és mai visible. La rotació d'esta parella és única en el Sistema solar. La seva rotació és gairebé la d'un sòlid rígid, format per dues masses unides per una barra rígida i que giren al voltant d'un centre situat en la barra, més pròxim a Plutó, que té 8 vegades més massa que Caront i la meitat del seu diàmetre. Se sol dir que constituïxen un planeta doble. La densitat de Caront és molt menor que la de Plutó. Esta diferència fa pensar que es van formar separadament, i després es van ajuntar.

El 31 d'octubre de 2005, el Telescopi Espacial Hubble va detectar dos cossos més orbitant al voltant de Plutó. Les llunes han rebut els noms definitius de Hidra (Plutó III, designació provisional S/2005 P1) i Nix (Plutó II, designació provisional S/2005 P2) el 22 de juny de 2006. Nix orbita a 48.700 km del centre de masses del sistema Plutó-Caront i Hydra a 64.800 km. Les seves òrbites són gairebé circulars i es troben en el mateix pla orbital que Caront i gairebé en ressonàncies orbitals 4:1 i 6:1 amb Caront. Als anys 2011 i 2012 es descobriren dos nous satèl·lits, Cèrber i Estix respectivament.[1][2] Simulacions teòriques suggereixen que podria haver fins a 10 satèl·lits i un o més sistemes d'anells.[3]

Formació[modifica | modifica el codi]

Formació dels satèl·lits de Plutó. 1: un objecte del cinturó de Kuiper prop de Plutó; 2: L'objecte impacta sobre Plutó; 3: Es forma un anell de pols al voltant de Plutó; 4: Els residus de l'impacte s'agreguen per formar Caront; 5: Plutó i Caront es transformen en cossos esfèrics.
Plutó (vermell) orbita un punt fora en relació a Caront (òrbita en verd).

Es creu que els satèl·lits de Plutó es varen crear després d'un gran impacte que provocà una família de col·lisió, similar a la col·lisió proposada a la Hipòtesi del gran impacte com la que es suposa que va crear la Lluna.[4][5] En tots dos casos, només es pot explicar l'alt moment angular dels satèl·lits tenint el compte este supòsit. Les òrbites pràcticament circulars dels satèl·lits més petits suggereixen que també es formaren en la mateixa col·lisió, i no que foren objectes del cinturó de Kuiper capturats. Aquest fet sumat a la seva pròxima ressonància orbital amb Caront suggereixen que es formaren inclús més a prop de Plutó del que es troben actualment i que posteriorment migraren cap enfora mentre Caront aconseguia l'actual òrbita. La situació quedaria resolta si resultés que Hidra i Nix presenten rotació síncrona com ho fa Caront, ja que les forces de marea són insuficients per esmorteir les seves rotacions en les òrbites actuals. El color dels satèl·lits és com el de Caront, d'un gris lunar,[6] el que seria congruent amb un origen comú. La diferència de color amb Plutó, un dels cossos més vermells del sistema solar es deu als efectes de la llum solar sobre els gels de nitrogen i metà de la seva superfície, potser degut a una pèrdua d'aquests components volàtils durant l'impacte o la fusió subseqüent, deixant les superfícies dels satèl·lits amb predomini de gel d'aigua. Es pensa que aquest impacte hauria creat runes addicionals (més satèl·lits), però que podrien ser relativament petits i per tant no visibles pel Hubble. També és possible l'existència de satèl·lits irregulars no descoberts i que siguin objectes del cinturó de Kuiper capturats.

S/2012 P 1, Nix, S/2011 P 1 i Hidra formen una seqüència de quasi ressonància 1:3:4:5:6 amb el període orbital de Caront-Plutó:[7] S/2012 P 1 és prop de 5,4% de la resonància, Nix és dins del 2,7% de resonància, S/2011 P 1 és aparentment dins el 0,6%, mentre que Hidra és dins el 0,3%, tot i que cap d'ells sembla estar en exacta resonància. Posiblement aquestes òrbites s'originaren com a resonàncies forçades quan Caront fou impulsat per la marea a l'actual òrbita geosíncrona, i llavors alliberats de la resonància quan l'excentricitat de l'òrbita de Caront fou esmorteïda. Actualment El conjunt Caront-Plutó continua produint fortes forces de marea, amb el camp gravitatori dels satèl·lits exteriors variant un 15% de pic a pic. En una estimació de la mida a la baixa, Nix no tindria precessió significativa, mentre que Hidra presentaria un període de precessió de 15 anys. Això no obstant, a les masses màximes projectades (assumint un albedo del 4%), els dos satèl·lits podrien estar a una resonància orbital de 3:2, amb uns períodes de libració de 400 a 450 dies, tot i que això podria ser exclòs per la baixa excentricitat de Caront.[8]

Recentment s'ha calculat que la resonància amb Caront podria impulsar a Nix o Hidra a la seva actual òrbita, però no pas als dos: Impulsar Hidra suposaria una excentricitat de Caront prop de zero, 0,024, mentre que impulsar Nix suposaria una excentricitat més gran de com a mínim 0,05. Això suggereix que Nix i Hidra foren materials capturats, formats al voltant de Plutó-Caront, i migrats cap endins fins a ser atrapats en resonància amb Caront.[9] Els dos satèl·lits recentment descoberts P4 i P5 podrien corroborar esta idea.

Característiques[modifica | modifica el codi]

Els sistema de Plutó és altament compacte: els cinc satèl·lits coneguts orbiten dins del 3% de la regió on l'òrbita prògrada seria estable.

Masses relatives dels satèl·lits de Plutó. Caront domina el sistema; Nix i Hidra són pràcticament invisibles a aquesta escala.

Caront és tan massiu, ja que té quasi la meitat del diàmetre de Plutó i una vuitena part de la seva massa, que el baricentre del sistema es troba fora de la superfície de Plutó. Caront i Plutó es troben en rotació síncrona, per tant sempre presenten la mateixa cara un a l'altre. La Unió Astronòmica Internacional considerà a l'agost de 2006 la proposició de reclassifica Plutó i Caront com a planeta doble, però la proposta fou desestimada.[10]

S'ha confirmat que les òrbites dels satèl·lits són circulars i coplanars, amb inclinacions que difereixen menys de 0,4° i excentricitats menors a 0,005. Vistos des de la Terra, aquestes òrbites circulars semblen escorçades a el·lipsis depenent de la posició de Plutó.[11]

Quan fou descobert, Hidra era d'alguna manera més brillant que Nix, i per tant es pensà que era un 20% més gran. Observacions posteriors trobaren que eren pràcticament idèntics. És probable que la diferència en lluentor sigui deguda a la corba de llum d'Hidra, però es desconeix si això és degut a una forma irregular o a una variació en la lluentor superficial. Els diàmetres dels objectes es pot estimar pels seus albedos; les estimacions anteriors corresponen a un 35% d'albedo com Caront, però els satèl·lits poden ser fins a 130 km si tenen el 4% d'albedo dels OCK més foscos. Això no obstant, donat el seu color i la similaritats químiques suposades a Caront, és probable que els seus albedos siguin similars també i que els diàmetres més propers a les estimacions més baixes.

Taula[modifica | modifica el codi]

Els satèl·lits de Plutó estan ordenats per període orbital, del més curt amb més llarg. Els satèl·lits que tenen prou massa perquè les seves superfícies hagin col·lapsat fins a esdevenir esferoides estan resseguits en lila, Plutó s'ha afegit per comparació, ja que orbita fora d'ell mateix.[12]

Nom Imatge[13] Diàmetre mitjà
(km)
Massa (×1021 kg) Semieix
major (km)
Període orbital
(dies)
Resonància Excentricitat Inclinació
(a l'equador de Plutó)
Magnitud (mitjana) Data
descobriment
Plutó[14]
Plutó
2,306 13.05 ± 0.07 2,035 6.387230 1:1 0.0022[lower-alpha 1] 0.001° 15.1 1930
Plutó I Caront
Caront
1,207 ± 3 1.52 ± 0.06 17,536 ± 3* 6.387230 1:1 0.0022[lower-alpha 1] 0.001° 16.8 1978
Plutó V Estix 10–25  ? 42,000 ± 2,000[15] 20.2 ± 0.1[15] ≈ 1:3 ≈ 0  ? 27 2012
Plutó II Nix 46–137 < 0.002 48,708 24.856 ± 0.001 ≈ 1:4 0.0030 0.195° 23.7 2005
Plutó IV Cèrber 13–34  ? ≈ 59,000[16] 32.1[16] ≈ 1:5 ≈ 0[16]  ? 26 2011
Plutó III Hidra 61–167 < 0.002 64,749 38.206 ± 0.001 ≈ 1:6 0.0051 0.212° 23.3 2005

Notes[modifica | modifica el codi]

  1. 1,0 1,1 L'excentricitat orbital i la inclinació de Plutó i Caront són iguals ja que es refereixen al mateix problema de dos cossos (la influència gravitatòria dels satèl·lits menors Nix i Hidra és despreciable).

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. «Fourth Moon Adds to Pluto's Appeal».(anglès)
  2. Wall, Mike. «Pluto Has a Fifth Moon, Hubble Telescope Reveals». Space.com, 11 July 2012 [Consulta: 11 Juliol 2012].(anglès)
  3. «Pluto Could Have Ten Moons», 18 de Març de 2013. [Consulta: 25 de març de 2013].(anglès)
  4. Canup, R. M.. «A Giant Impact Origin of Pluto-Charon». Science, 307, 2005-01-08, pàg. 546–550. Bibcode: 2005Sci...307..546C. DOI: 10.1126/science.1106818. PMID: 15681378.
  5. Stern, S. A.. «A giant impact origin for Pluto’s small moons and satellite multiplicity in the Kuiper belt». Nature, pàg. 946–948. Bibcode: 2006Natur.439..946S. DOI: 10.1038/nature04548. PMID: 16495992.(anglès)
  6. «Hubble's Latest Look at Pluto's Moons Supports a Common Birth».(anglès)
  7. Matson, J. «New Moon for Pluto: Hubble Telescope Spots a 5th Plutonian Satellite», 11 de Juliol de 2012.(anglès)
  8. Lee, Man Hoi; S. J. Peale. «On the Orbits and Masses of the Satellites of the Pluto–Charon System», 2006.(anglès)
  9. Lithwick, Y. «On the Origin of Pluto's Minor Moons, Nix and Hydra».(anglès)
  10. «The IAU draft definition of "planet" and "plutons"», 16-08-2006.(anglès)
  11. «Orbits of 4 Bodies in Pluto System about Barycenter as Seen from Earth».(anglès)
  12. Error en el títol o la url.«».; a, i, e updated with JPL (site updated 2008 Aug 25).
  13. Buie: Mapping the surface of Pluto and Charon
  14. Dades de D. R. Williams. «Pluto Fact Sheet», September 7, 2006.(anglès).
  15. 15,0 15,1 Ray Sanders. «Hubble Space Telescope detects fifth moon of Pluto». Phys.org, 11 July 2012. [Consulta: 11 July 2012].
  16. 16,0 16,1 16,2 Lakdawalla, E. «A fourth moon for Pluto». Planetary Society weblog. The Planetary Society, 2011-07-20. [Consulta: 2011-07-20].
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Satèl·lits de Plutó Modifica l'enllaç a Wikidata