Quante lune ha il plutone

Satelliti naturali in orbita attorno a Plutone

Il pianeta nanoPlutone ha cinque satelliti naturali. ^[1] In ordine di distanza da Plutone, sono Caronte, Stige, Nix, Kerberos e Idra. ^[2] Caronte, il più grande, è reciprocamente in rotazione sincrona con Plutone, ed è abbastanza massiccio da essere talvolta considerato un pianeta nano binario. ^[3]

Storia

La luna più interna e più grande, Caronte, è stata scoperta da James Christy il 22 giugno 1978, quasi mezzo secolo dopo la scoperta di Plutone. Ciò ha portato a una revisione sostanziale delle stime delle dimensioni di Plutone, che in precedenza avevano ipotizzato che la massa osservata e la luce riflessa del sistema fossero tutte attribuibili al solo Plutone.

Altre due lune sono state fotografate dagli astronomi del Pluto Companion Search Team che si preparano per i Nuovi Orizzonti e lavorando con il telescopio spaziale Hubble il 15 maggio 2005, che ha ricevuto le designazioni provvisorie S/2005 P 1 e S/2005 P 2. Il 21 giugno 2006 l'Unione Astronomica Internazionale ha ufficialmente chiamato queste lune Nix (Plutone II, la luna interna delle due lune, precedentemente P 2) e Hydra (Plutone III, la luna esterna, precedentemente P 1). ^[4] Kerberos, annunciato il 20 luglio 2011, è stato scoperto durante la ricerca di anelli plutoniani. La scoperta di Styx è stata annunciata il 7 luglio 2012 mentre si cercavano potenziali pericoli per New Horizons . ^[5]

Caronte

(luna)

Caronte ha circa la metà del diametro di Plutone ed è abbastanza massiccio (quasi un ottavo della massa di Plutone) che il baricentro del sistema si trova tra di loro, a circa 960 chilometri (600 miglia) sopra quello di Plutone Superficie. ^{[6] [a]} Anche Caronte e Plutone sono bloccati dalle maree, in modo che presentino sempre la stessa faccia l'uno verso l'altro. Nell'agosto 2006 l'Assemblea Generale dell'Unione Astronomica Internazionale ha preso in considerazione la proposta di riclassificare Plutone e Caronte come un pianeta doppio, ma la proposta è stata abbandonata. ^[7] Come Plutone, Caronte è una sfera perfetta per l'incertezza della misura. ^[8]

Le quattro piccole lune circumbinarie di Plutone orbitano attorno a Plutone a una distanza da due a quattro volte quella di Caronte, da Stige a 42.700 chilometri a Idra a 64.800 chilometri dal baricentro del sistema. Hanno orbite prograde quasi circolari sullo stesso piano orbitale di Caronte.

Tutti sono molto più piccoli di Caronte. Nix e Hydra, le due più grandi, sono rispettivamente circa 42 e 55 chilometri sul loro asse più lungo, ^[9] e Stige e Kerberos sono rispettivamente 7 e 12 chilometri. ^{[10] [11]} Tutti e quattro hanno una forma irregolare.

Caratteristiche

Il sistema di Plutone è molto compatto e in gran parte vuoto: le lune prograde potrebbero orbitare stabilmente attorno a Plutone fino al 53% del raggio di Hill (la zona gravitazionale di influenza di Plutone) di 6 milioni di km, o oltre al 69% per le lune retrograde. ^[12] Tuttavia, solo il 3% interno della regione in cui le orbite prograde sarebbero stabili è occupato dai satelliti, ^[13] e la regione dallo Stige all'Idra è così compatta che c'è poco spazio per ulteriori lune con orbite stabili all'interno di questa regione. ^[14] Un'intensa ricerca condotta da New Horizons ha confermato che non esistono lune più grandi di 4,5 km di diametro a distanze fino a 180.000 km da Plutone (6% della regione stabile per le lune prograde), assumendo albedi simili a Caronte di 0,38 (per distanze più piccole, questa soglia è ancora più piccola). ^[15]

Le orbite delle lune sono confermate come circolari e complanari, con inclinazioni che differiscono meno di 0,4° ed eccentricità inferiori a 0,005. ^[16]

La scoperta di Nix e Hydra ha suggerito che Plutone potrebbe avere un sistema di anelli. Gli impatti di piccoli corpi potrebbero espellere detriti dalle piccole lune che possono formarsi in un sistema ad anello. Tuttavia, i dati di una survey deep-optical dell'Advanced Camera for Surveys on the Hubble Space Telescope, di studi di occultazione, ^[17] e successivamente di New Horizons , suggeriscono che non è presente alcun sistema di anelli.

Si pensa che le risonanze

Styx, Nix e Hydra siano in una risonanza orbitale di Laplace a 3 corpi con periodi orbitali in un rapporto di 18:22:33. ^{[18] [19]} Il I rapporti dovrebbero essere esatti quando si tiene conto della precessione orbitale. Nix e Hydra sono in una semplice risonanza 2:3. ^{[b] [18] [20]} Styx e Nix sono in risonanza 9:11, mentre la risonanza tra Styx e Hydra ha un rapporto di 6:11. ^[c] La risonanza di Laplace significa anche che i rapporti dei periodi sinodici sono quindi tali che ci sono 5 congiunzioni Stige-Idra e 3 congiunzioni Nix-Idra per ogni 2 congiunzioni di Stige e Nix. ^{[d] [18]} Se denota la longitudine media e l'angolo di librazione, allora la risonanza può essere formulata come . Come per la risonanza di Laplace dei satelliti galileiani di Giove, le triple congiunzioni non si verificano mai. librate circa 180° con un'ampiezza di almeno 10°. ^[18]

Tutte le lune circumbinarie esterne sono anche vicine alla risonanza del moto medio con Caronte-Plutone periodo orbitale. Styx, Nix, Kerberos e Hydra sono in una sequenza 1:3:4:5:6 di risonanze vicine, con Styx a circa il 5,4% dalla sua risonanza, Nix circa il 2,7%, Kerberos circa lo 0,6% e Hydra circa lo 0,3%. ^[21] Può darsi che queste orbite abbiano avuto origine come risonanze forzate quando Caronte è stato spinto in modo sincrono dalle maree nella sua attuale orbita sincrona, e poi rilasciato dalla risonanza quando l'eccentricità orbitale di Caronte è stata smorzata dalle maree. La coppia Plutone-Caronte crea forti forze di marea, con il campo gravitazionale sulle lune esterne che varia del 15% da picco a picco. ^{[ citazione necessaria ]}

Tuttavia, è stato calcolato che una risonanza con Caronte potrebbe spingere Nix o Hydra nella sua orbita attuale, ma non entrambe: l'aumento di Hydra avrebbe richiesto un'eccentricità Charoniana vicina allo zero di 0,024, mentre l'aumento di Nix avrebbe richiesto un'eccentricità maggiore di almeno 0,05. Questo suggerisce che Nix e Hydra fossero invece materiale catturato, formatosi attorno a Plutone-Caronte, e migrato verso l'interno fino a quando non furono intrappolati in risonanza con Caronte. ^[22] L'esistenza di Kerberos e Styx può supportare questa idea. ^{[ chiarimento necessario ] [ citazione necessaria ]}

Prima

della missione New Horizons, si prevedeva che Nix, Hydra, Styx e Kerberos ruotassero in modo caotico o cadessero. ^{[18] [23]}

Tuttavia, New Horizons L'imaging ha scoperto che non avevano girato in sincronia con le maree fino a uno stato sincrono di rotazione in cui ci si aspetterebbe una rotazione caotica o un rotolone. ^{[24] [25]} Le immagini di New Horizons hanno scoperto che tutte e 4 le lune erano ad alta obliquità. ^[24] O sono nati in quel modo, o sono stati influenzati da una risonanza di precessione di spin. ^[25] Lo Stige può sperimentare variazioni intermittenti e caotiche di obliquità.

Mark R. Showalter aveva ipotizzato che "Nix può capovolgere l'intero polo. Potrebbe effettivamente essere possibile trascorrere una giornata su Nix in cui il sole sorge a est e tramonta a nord. Ha un aspetto quasi casuale nel modo in cui ruota". ^[26] Solo un'altra luna, la luna di Saturno Iperione, è nota per la caduta, ^anche se è probabile che lo facciano anche le lune di Haumea. ^[28]

origine

Si sospetta che il sistema satellitare di Plutone sia stato creato da una massiccia collisione, simile all'impatto di Theia che si pensa abbia creato la Luna. ^{[29] [30]} In entrambi i casi, l'alto momento angolare delle lune può essere spiegato solo da un tale scenario. Le orbite quasi circolari delle lune più piccole suggeriscono che anche loro si siano formate in questa collisione, piuttosto che essere oggetti catturati della fascia di Kuiper. Questo e le loro risonanze quasi orbitali con Caronte (vedi sotto) suggeriscono che si siano formati più vicino a Plutone di quanto non lo siano attualmente e siano migrati verso l'esterno quando Caronte ha raggiunto la sua orbita attuale. Il loro colore grigio è diverso da quello di Plutone, uno dei corpi più rossi del Sistema Solare. Si pensa che ciò sia dovuto a una perdita di sostanze volatili durante l'impatto o la successiva coalescenza, lasciando le superfici delle lune dominate dal ghiaccio d'acqua. Tuttavia, un tale impatto avrebbe dovuto creare ulteriori detriti (ulteriori lune), ma nessuna luna o anello è stato scoperto da New Horizons , escludendo altre lune di dimensioni significative in orbita attorno a Plutone. ^[1]

Elenco

Le lune di Plutone sono elencate qui per periodo orbitale, dalla più corta alla più lunga. Caronte, che è abbastanza massiccio da essere collassato in uno sferoide sotto la sua stessa gravitazione, è evidenziato in viola chiaro. Poiché il baricentro del sistema si trova molto al di sopra della superficie di Plutone, sono stati inclusi anche gli elementi orbitali baricentrici di Plutone. ^{[18] [31]} Tutti gli elementi sono rispetto al baricentro di Plutone-Caronte. ^[18] La distanza media di separazione tra i centri di Plutone e Caronte è di 19.596 km. ^[32]

Modello in scala del sistema

• di

  Plutone Plutone e delle sue cinque lune, inclusa la posizione del baricentro del sistema. Dimensioni e distanze di I corpi devono essere in scala.

Eventi reciproci

I transiti si verificano quando una delle lune di Plutone passa tra Plutone e il Sole. Ciò si verifica quando uno dei nodi orbitali dei satelliti (i punti in cui le loro orbite attraversano l'eclittica di Plutone) si allinea con Plutone e il Sole. Questo può verificarsi solo in due punti dell'orbita di Plutone; per coincidenza, questi punti sono vicini al perielio e all'afelio di Plutone. Le occultazioni si verificano quando Plutone passa davanti a uno dei satelliti di Plutone e lo blocca.

Caronte ha un diametro angolare di 4 gradi d'arco visto dalla superficie di Plutone; il Sole appare molto più piccolo, solo da 39 a 65 secondi d'arco. In confronto, la Luna vista dalla Terra ha un diametro angolare di soli 31 minuti d'arco, o poco più di mezzo grado d'arco. Pertanto, Caronte sembrerebbe avere otto volte il diametro, o 25 volte l'area della Luna; ciò è dovuto alla vicinanza di Caronte a Plutone piuttosto che le dimensioni, poiché nonostante abbia poco più di un terzo del raggio lunare, la Luna della Terra è 20 volte più distante dalla superficie terrestre di quanto Caronte lo sia da quella di Plutone. Questa vicinanza garantisce inoltre che gran parte della superficie di Plutone possa subire un'eclissi. Poiché Plutone presenta sempre la stessa faccia verso Caronte a causa dell'ingrossamento mareale, solo l'emisfero rivolto verso Caronte sperimenta le eclissi solari di Caronte.

Le lune più piccole possono proiettare ombre altrove. I diametri angolari delle quattro lune più piccole (viste da Plutone) sono incerti. Quello di Nix dura 3-9 minuti d'arco e quello di Hydra dura 2-7 minuti. Questi sono molto più grandi del diametro angolare del Sole, quindi le eclissi solari totali sono causate da queste lune.

Le eclissi di Styx e Kerberos sono più difficili da stimare, poiché entrambe le lune sono molto irregolari, con dimensioni angolari da 76,9 x 38,5 a 77,8 x 38,9 secondi d'arco per Styx e da 67,6 x 32,0 a 68,0 x 32,2 per Kerberos. In quanto tale Styx non ha eclissi anulari, il suo asse più largo è più di 10 secondi d'arco più grande del Sole al suo massimo. Tuttavia, Kerberos, anche se leggermente più grande, non può fare eclissi totali poiché il suo asse minore più grande è di soli 32 secondi d'arco. Le eclissi di Kerberos e Styx consisteranno interamente in eclissi parziali e ibride, con eclissi totali estremamente rare.

Il prossimo periodo di eventi reciproci dovuti a Caronte inizierà nell'ottobre 2103, raggiungerà il picco nel 2110 e terminerà nel gennaio 2117. Durante questo periodo, le eclissi solari si verificheranno una volta ogni giorno plutoniano, con una durata massima di 90 minuti. ^{[38] [39]}

Esplorazione

Il sistema di Plutone è stato visitato dalla sonda New Horizons nel luglio 2015. Sono state restituite immagini con risoluzioni fino a 330 metri per pixel di Nix e fino a 1,1 chilometri per pixel di Hydra. Sono state restituite immagini a bassa risoluzione di Styx e Kerberos. ^[40]

Note

Riferimenti

Fonti

• Stern, S. A.; Tessitore, H. A.; Steffl, A. J.; Mutchler, M. J.; Merline, W. J.; Buie, M. W.; Giovane, E. F.; Giovane, Los Angeles; Spencer, J. R. (2005). "Caratteristiche e origine del sistema quadruplo su Plutone". arXiv:astro-ph/0512599.