Existem satélites naturais de satélites naturais?

Os satélites naturais ou luas

Os satélites naturais, comumente chamados de luas, orbitam planetas. Uma questão científica intrigante surge: um satélite pode ter ele mesmo um satélite natural, que poderíamos chamar de "lua secundária"?

Uma lua secundária é um satélite natural que orbita outro satélite natural, que por sua vez orbita um planeta. A estabilidade de tal órbita é extremamente limitada por vários fatores:
- A gravidade dominante do planeta principal, que tende a perturbar as trajetórias dos pequenos satélites.
- As forças de maré exercidas sobre o satélite secundário pelo planeta principal, que podem causar sua desintegração ou ejeção.
- A esfera de Hill do satélite principal, definindo a região ao redor do satélite onde sua gravidade domina sobre a do planeta, limita fortemente a distância máxima para uma lua secundária estável.
Atualmente, nenhuma lua secundária foi observada em nosso sistema solar, mas simulações numéricas sugerem que elas poderiam existir ao redor de satélites muito massivos como Ganimedes ou Titã, desde que permaneçam próximos ao satélite pai.

Restrições físicas

Para que tal sistema seja estável, várias condições devem ser atendidas:

• A gravidade do planeta principal deve ser fraca em relação à do satélite secundário para não perturbar sua órbita.
• O período orbital da lua secundária deve ser significativamente mais curto do que o do satélite ao redor de seu planeta.
• As forças de maré induzidas pelo planeta principal devem ser insuficientes para desorbitar o satélite secundário.

Segundo George Darwin (1845-1912), os efeitos de maré limitam o tamanho máximo e a distância orbital de qualquer satélite secundário. A esfera de Hill define o volume ao redor de um satélite no qual sua gravidade domina sobre a do planeta.

Exemplos e simulações

Até agora, nenhuma lua secundária foi observada em nosso sistema solar.

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

Os asteroides e seus satélites

Ao contrário das grandes luas dos planetas gigantes, muitos asteroides possuem seus próprios satélites naturais. Esses sistemas, chamados de sistemas binários ou múltiplos de asteroides, são relativamente comuns no cinturão principal e entre os asteroides próximos à Terra.

No entanto, esses asteroides não apresentam "luas secundárias" no sentido estrito. A principal razão está relacionada à escala gravitacional muito reduzida:

• A gravidade do asteroide principal é fraca, mas suficiente para reter um pequeno satélite a curta distância.
• O satélite está próximo ao corpo principal, e qualquer tentativa de formação de uma lua ao redor do satélite seria rapidamente perturbada pelas forças gravitacionais do Sol e dos planetas vizinhos.
• As forças de maré e perturbações dinâmicas tornam qualquer órbita ao redor de um satélite de asteroide extremamente instável a longo prazo.

Assim, embora os asteroides possam ter luas, a formação de luas secundárias ao redor desses satélites é praticamente impossível. Esse contraste ilustra a importância da massa e da gravidade central na estabilidade de sistemas de múltiplos níveis.

Diferenças entre luas planetárias e satélites de asteroides

Embora as luas planetárias e os satélites de asteroides sejam todos satélites naturais, eles apresentam diferenças fundamentais relacionadas ao seu tamanho, gravidade e ambiente orbital.

As principais distinções são as seguintes:

• Massa e gravidade: As luas planetárias, como Ganimedes ou Titã, possuem massa significativa e gravidade suficiente para manter uma atmosfera tênue ou influenciar sua própria superfície por meio de forças de maré. Os satélites de asteroides são muito menores, com gravidade muito fraca, incapaz de reter uma atmosfera significativa.
• Formação: As luas planetárias podem se formar por acreção em um disco circumplanetário, captura gravitacional ou colisão gigante. Os satélites de asteroides geralmente se formam por colisão ou fissão rápida devido à rotação, com pouco material disponível para um disco circum-asteroidal estável.
• Estabilidade orbital: As luas planetárias podem, teoricamente, abrigar luas secundárias muito próximas ao satélite pai, embora raras, devido à sua massa significativa e esferas de Hill relativamente grandes. Os satélites de asteroides não podem manter luas secundárias: as perturbações solares e planetárias dominam rapidamente qualquer órbita ao redor de um pequeno corpo.
• Observabilidade: As luas planetárias são visíveis a distância com telescópios e missões espaciais. Os satélites de asteroides são mais difíceis de observar e geralmente requerem medições de radar ou sobrevoos de missões para confirmação.

Esta comparação ilustra como a gravidade e o ambiente orbital controlam a complexidade dos sistemas de satélites naturais e explica por que os sistemas hierárquicos com "luas de luas" são extremamente raros no sistema solar.

Fonte: Icarus, Asteroid Satellites: Observations and Dynamics e Minor Planet Center.