¿Existen satélites naturales de satélites naturales?

Los satélites naturales o lunas

Los satélites naturales, comúnmente llamados lunas, orbitan alrededor de planetas. Surge una intrigante pregunta científica: ¿puede un satélite tener a su vez un satélite natural, que podríamos llamar una "luna secundaria"?

Una luna secundaria es un satélite natural que orbita alrededor de otro satélite natural, que a su vez orbita un planeta. La estabilidad de una órbita de este tipo está extremadamente limitada por varios factores:
- La gravedad dominante del planeta principal, que tiende a perturbar las trayectorias de los pequeños satélites.
- Las fuerzas de marea ejercidas sobre el satélite secundario por el planeta principal, que pueden provocar su desintegración o eyección.
- La esfera de Hill del satélite principal, que define la región alrededor del satélite donde su gravedad domina sobre la del planeta, limita fuertemente la distancia máxima para una luna secundaria estable.
Actualmente, no se ha observado ninguna luna secundaria en nuestro sistema solar, pero las simulaciones numéricas sugieren que podrían existir alrededor de satélites muy masivos como Ganímedes o Titán, siempre que permanezcan cerca del satélite padre.

Restricciones físicas

Para que un sistema de este tipo sea estable, deben cumplirse varias condiciones:

• La gravedad del planeta principal debe ser débil en comparación con la del satélite secundario para no perturbar su órbita.
• El período orbital de la luna secundaria debe ser significativamente más corto que el del satélite alrededor de su planeta.
• Las fuerzas de marea inducidas por el planeta principal deben ser insuficientes para desorbitar el satélite secundario.

Según George Darwin (1845-1912), los efectos de marea limitan el tamaño máximo y la distancia orbital de cualquier satélite secundario. La esfera de Hill define el volumen alrededor de un satélite en el que su gravedad domina sobre la del planeta.

Ejemplos y simulaciones

Hasta ahora, no se ha observado ninguna luna secundaria en nuestro sistema solar.

Fuente: Icarus, Hill sphere and stability analysis of moonlets.

Los asteroides y sus satélites

A diferencia de las grandes lunas de los planetas gigantes, muchos asteroides tienen sus propios satélites naturales. Estos sistemas, llamados sistemas binarios o múltiples de asteroides, son relativamente comunes en el cinturón principal y entre los asteroides cercanos a la Tierra.

Sin embargo, estos asteroides no presentan "lunas secundarias" en el sentido estricto. La razón principal está relacionada con la escala gravitacional muy reducida:

• La gravedad del asteroide principal es débil pero suficiente para retener un pequeño satélite a corta distancia.
• El satélite está cerca del cuerpo principal, y cualquier intento de formación de una luna alrededor del satélite sería rápidamente perturbado por las fuerzas gravitacionales del Sol y los planetas cercanos.
• Las fuerzas de marea y las perturbaciones dinámicas hacen que cualquier órbita alrededor de un satélite de asteroide sea extremadamente inestable a largo plazo.

Así, aunque los asteroides pueden tener lunas, la formación de lunas secundarias alrededor de estos satélites es prácticamente imposible. Este contraste ilustra la importancia de la masa y la gravedad central en la estabilidad de los sistemas de múltiples niveles.

Diferencias entre lunas planetarias y satélites de asteroides

Aunque las lunas planetarias y los satélites de asteroides son todos satélites naturales, presentan diferencias fundamentales relacionadas con su tamaño, gravedad y entorno orbital.

Las principales distinciones son las siguientes:

• Masa y gravedad: Las lunas planetarias, como Ganímedes o Titán, poseen una masa importante y gravedad suficiente para mantener una atmósfera tenue o influir en su propia superficie a través de fuerzas de marea. Los satélites de asteroides son mucho más pequeños, con una gravedad muy débil, incapaz de retener una atmósfera significativa.
• Formación: Las lunas planetarias pueden formarse por acreción en un disco circumplanetario, captura gravitacional o colisión gigante. Los satélites de asteroides generalmente se forman por colisión o fisión rápida debido a la rotación, con poco material disponible para un disco circumasteroidal estable.
• Estabilidad orbital: Las lunas planetarias pueden albergar teóricamente lunas secundarias muy cerca del satélite padre, aunque raras, debido a su masa significativa y esferas de Hill relativamente grandes. Los satélites de asteroides no pueden mantener lunas secundarias: las perturbaciones solares y planetarias dominan rápidamente cualquier órbita alrededor de un cuerpo pequeño.
• Observabilidad: Las lunas planetarias son visibles a distancia con telescopios y misiones espaciales. Los satélites de asteroides son más difíciles de observar y a menudo requieren mediciones de radar o sobrevuelos de misiones para ser confirmados.

Esta comparación ilustra cómo la gravedad y el entorno orbital controlan la complejidad de los sistemas de satélites naturales y explica por qué los sistemas jerárquicos con "lunas de lunas" son extremadamente raros en el sistema solar.

Fuente: Icarus, Asteroid Satellites: Observations and Dynamics y Minor Planet Center.