Pregúntale a un astrónomo: Sobre Lunas y sus propias Lunas

Por

por Néstor Espinoza*

La columna del día de hoy trata sobre un tema muy interesante, propuesto por nuestro lector Hugo Marchant: las Lunas, ¿qué es una Luna?, ¿puede una Luna tener otros objetos orbitándola? Esto y más, ¡en la columna de hoy!

Cuando a uno le preguntan sobre la definición de algo, lo que uno hace usualmente es ir a la “Biblia” de las definiciones astronómicas: las definiciones de la Unión Astronómica Internacional (UAI o IAU, por sus siglas en inglés). Aún así, por mucho que busquen en los textos y páginas de la UAI, probablemente no encontrarán una definición fija de lo que es una Luna (¡mis ojeras son prueba fehaciente de ello!).

Vagamente, uno podría definir una Luna como cualquier objeto que orbite un planeta. Pero en realidad eso trae más problemas que soluciones. Por ejemplo, ¿es un pedacito de roca que este flotando alrededor de un planeta (así como las rocas que orbitan Saturno) también una Luna?, ¿el polvo cuenta?Claramente todos estos objetos son distintos a nuestra Luna. Y son distintas a las Lunas de Marte, y a las conocidas Lunas de Júpiter…¡y a su vez éstas son distintas entre si!. Como vemos, definir “qué es” y “que no es” una Luna es complicado, y justamente ahí está una de las razones por la cual aún no tenemos una definición “fija”.

Por el momento, entonces, asumamos que cuando hablamos de “una Luna” nos referimos a un objeto parecido a nuestra Luna; un objeto “más o menos” esférico, con radio no menor a, digamos, unos 5 kilómetros. Surge entonces la pregunta…¿puede ser que una “Luna” tenga otra “Luna” orbitándola? Técnicamente la respuesta es sí, puede ser. Todo sistema de objetos que gravitan tiene cierto espacio que permite que objetos que lleguen formen órbitas estables. Pensemos por ejemplo en el sistema Sol-Tierra-Luna; son justamente tres objetos, en donde el más pequeño orbita al más grande. Con la Física podemos explicar por qué esto sucede: es posible calcular que órbitas estables sólo pueden suceder en un rango de distancias definidas. Como este rango es alrededor de un objeto (al que le queremos calcular “el rango de distancias para la cual es posible tener un objeto menor orbitando de manera estable”), este rango define una esfera, llamada la “esfera de Hill-Roche”. Para el caso del sistema Sol-Tierra, el cálculo de la esfera de Hill-Roche alrededor de la Tierra incluye las masas del Sol y de la Tierra; justamente es el rango de distancias a la cual la gravedad del Sol “deja de ser importante” (o, en palabras más coloquiales, es el rango de distancias ante la cual un objeto externo “no pescará mucho” a la gravedad del Sol, y sólo orbitará alrededor de la Tierra). La esfera de Hill-Roche alrededor de la Tierra tiene un radio de, aproximadamente, 1.5 millones de kilómetros (1.497 para ser más exactos). La Luna justamente está a una distancia menor a esta esfera y por ello podemos explicar por qué la Luna orbita la Tierra. Aún así, es importante notar que para determinar si una órbita es estable o no también debemos incluir otros efectos. Por ejemplo, es importante agregar la velocidad con la que el nuevo objeto llega al Sistema en cuestión: si la velocidad es muy cercana a cero, el objeto tenderá a caer al cuerpo que orbita, mientras que si es muy grande, el objeto tenderá a “pasar de largo”.

¿Cuál es el radio de la esfera de Hill-Roche alrededor de la Luna? El radio es de, aproximadamente, 58.000 kilómetros. Es decir, cualquier objeto a una distancia menor a 58.000 kilómetros de la Luna podrá orbitar alrededor de ella. Aún así, en nuestro Sistema es bien difícil encontrar una “Luna” que orbite otra “Luna”, y la razón son las llamadas “fuerzas de marea”. Las fuerzas de marea se producen debido a que los cuerpos también pueden deformarse (¡los cuerpos no son de una material inalterable!), y la gravedad ayuda a que esto ocurra. Por ejemplo, nuestro planeta es deformado por las fuerzas de marea que la Luna provoca en nuestro planeta y es justamente por esto que existen mareas altas y bajas en las costas. En el caso de un objeto que orbite nuestra Luna, al estar tan cerca, se deformaría mucho más, lo que terminaría re-distribuyendo la masa del cuerpo orbitante cada vez más, haciendo que este cayera inevitablemente a la Luna. En palabras más simples, las órbitas alrededor de “Lunas” no son muy estables, por lo que es difícil que las condiciones se den para que esto ocurra.

Como ven, al parecer sólo tengo malas noticias para las Lunas; no les tenemos una definición fija (crisis de identidad) y es poco probable que objetos las orbiten (están sometidas a la gravedad de objetos mayores). Aún así, creo que pocas personas puede negar que nuestra Luna es la mejor compañera de la noche.

*Néstor Espinoza – Astrónomo (PUC), Candidato a Doctor en Astrofísica (PUC) e Investigador del Instituto Milenio de Astrofísica (MAS) – @nespinozap

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