El Sistema Solar cuenta con nuevos miembros lunares: la primera luna nueva de Urano descubierta en más de 20 años, y probablemente la más pequeña, así como dos nuevas lunas de Neptuno, una de las cuales es la luna más tenue jamás descubierta por telescopios terrestres. Los descubrimientos se anunciaron hoy por el Centro de Planetas Menores de la Unión Astronómica Internacional.
"Las tres lunas recién descubiertas son las más débiles jamás halladas alrededor de estos dos planetas gigantes de hielo utilizando telescopios terrestres", explicó Scott S. Sheppard, de Carnegie Science. "Fue necesario un procesamiento especial de las imágenes para revelar objetos tan débiles".
El nuevo miembro uraniano eleva a 28 el número total de lunas del planeta gigante de hielo. Con sólo 8 kilómetros, es probablemente la más pequeña de las lunas de Urano. Tarda 680 días en orbitar el planeta. Bautizada provisionalmente como S/2023 U1, la nueva luna recibirá finalmente el nombre de un personaje de una obra de Shakespeare, en consonancia con las convenciones de denominación de los satélites exteriores de Urano.
S/2023 U1 fue observada por primera vez el 4 de noviembre de 2023 por Sheppard utilizando los telescopios Magallanes del Observatorio Las Campanas de Carnegie Science en Chile. Sheppard realizó observaciones de seguimiento en Magallanes un mes más tarde, en diciembre. Utilizando el mes de observaciones y trabajando con Marina Brozovic y Bob Jacobson del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA para determinar una posible órbita lunar para el nuevo hallazgo, Sheppard pudo localizar al nuevo miembro del panteón de Urano en imágenes más antiguas que había tomado en 2021 en Magallanes, así como en el telescopio Subaru de Hawai.
Sheppard también utilizó los telescopios Magallanes para encontrar la más brillante de las dos lunas neptunianas recién descubiertas. En colaboración con David Tholen, de la Universidad de Hawai, Chad Trujillo, de la Universidad del Norte de Arizona, y Patryk Sofia Lykawa, de la Universidad de Kindai, encontró la otra luna neptuniana nueva, un objeto extremadamente débil, utilizando el telescopio Subaru. Ambas fueron vistas por primera vez en septiembre de 2021.
Las observaciones de seguimiento realizadas con los telescopios Magallanes en octubre de 2021 y de nuevo en 2022 y noviembre de 2023 confirmaron que la luna neptuniana más brillante orbita alrededor de Neptuno. La luna más tenue requirió un tiempo de observación especial en condiciones ultraprístinas en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral y en el telescopio de 8 metros del Observatorio Gemini para asegurar su órbita. Brozovic y Jacobson fueron esenciales en este proceso de ajuste de la órbita de la luna alrededor de Neptuno utilizando los datos de las observaciones anteriores de 2021 para predecir hacia dónde apuntar los telescopios en 2022 y 2023 para encontrar el objeto extremadamente débil.
La luna más brillante de Neptuno tiene ahora la designación provisional de S/2002 N5, mide unos 23 kilómetros y tarda casi 9 años en orbitar alrededor del gigante de hielo. La luna más tenue de Neptuno tiene una designación provisional S/2021 N1 y mide unos 14 kilómetros con una órbita de casi 27 años. Ambas recibirán nombres permanentes basados en las 50 diosas marinas Nereidas de la mitología griega.
"Una vez que se determinó la órbita de S/2002 N5 alrededor de Neptuno utilizando las observaciones de 2021, 2022 y 2023, se remontó a un objeto que fue avistado cerca de Neptuno en 2003 pero que se perdió antes de que se pudiera confirmar que orbitaba el planeta", explicó Sheppard.
Para descubrir las tres nuevas lunas fue necesario tomar docenas de exposiciones de cinco minutos durante períodos de tres o cuatro horas en una serie de noches. Estas exposiciones se desplazaron en función del movimiento aparente de cada planeta y se sumaron para crear una imagen muy profunda. La utilización de esta técnica de observación, que requiere mucho tiempo, en algunos de los telescopios más grandes del mundo, permitió obtener imágenes más profundas que las obtenidas en observaciones anteriores cerca de Urano y Neptuno.
"Debido a que las lunas se mueven en pocos minutos con respecto a las estrellas y galaxias de fondo, las exposiciones largas individuales no son ideales para captar imágenes profundas de objetos en movimiento", explica Sheppard. "Al superponer estas exposiciones múltiples, las estrellas y galaxias aparecen con estelas detrás de ellas, y los objetos en movimiento similares al planeta anfitrión se verán como fuentes puntuales, sacando a las lunas de detrás del ruido de fondo en las imágenes".
Todas las nuevas lunas uranianas y neptunianas tienen órbitas distantes, excéntricas e inclinadas que sugieren que fueron capturadas por la gravedad de estos planetas durante o poco después de que Urano y Neptuno se formaran a partir del anillo de polvo y escombros que rodeaba a nuestro Sol en su infancia. Todos los planetas gigantes de nuestro Sistema Solar tienen configuraciones similares para sus lunas exteriores, independientemente de su tamaño o del proceso por el que se formaron.
Pie de foto: Imagen del descubrimiento de la nueva luna uraniana S/2023 U1 utilizando el telescopio Magellan el 4 de noviembre de 2023. Urano está justo fuera del campo de visión en la parte superior izquierda, como se ve por el aumento de la luz dispersa. S/2023 U1 es el débil punto de luz en el centro de la imagen. (Hay una flecha apuntando hacia él en la versión inferior de la imagen). Las estelas proceden de las estrellas del fondo. Crédito: Scott Sheppard.
"Incluso Urano, que está inclinado sobre su lado, tiene una población de lunas similar a la de los otros planetas gigantes que orbitan alrededor de nuestro Sol", explicó Sheppard. "Y Neptuno, que probablemente capturó el distante objeto Tritón del Cinturón de Kuiper -un cuerpo rico en hielo más grande que Plutón-, un evento que podría haber perturbado su sistema lunar, tiene lunas exteriores que parecen similares a las de sus vecinos".
Comprender mejor la historia de cómo se capturaron estas lunas exteriores puede ayudar a astrónomos como Sheppard y sus colegas a dilucidar nuevos detalles sobre los tumultuosos primeros años de la historia de nuestro Sistema Solar y el movimiento de los planetas en sus bordes exteriores. Las posibles futuras misiones espaciales a Urano y Neptuno que se encuentran en fase de planificación ampliarán estos conocimientos y permitirán a los investigadores ver con nuevos ojos estas lunas recién descubiertas.
Las nuevas lunas también muestran que existen agrupaciones orbitales dinámicas de lunas exteriores alrededor de Urano y Neptuno, como las que se encuentran alrededor de Júpiter y Saturno. En Urano, S/2023 U1 tiene una órbita similar a la de Calibán y Estéfano. En Neptuno, S/2021 N1 tiene una órbita similar a la de Psamathe y Neso, mientras que S/2002 N5 tiene una órbita similar a la de Sao y Laomedeia. Estas agrupaciones sugieren que las lunas progenitoras más grandes se rompieron en colisiones pasadas, probablemente con cometas o asteroides, dejando atrás los fragmentos rotos en órbitas similares a las de la luna más grande original. Es probable que existan muchos fragmentos lunares más pequeños en estas agrupaciones, pero en general son demasiado débiles para observarlos eficazmente con la tecnología actual. Estas agrupaciones de lunas muestran que el Sistema Solar primitivo era un lugar muy caótico en el que se producían movimientos y colisiones entre diversos objetos todo el tiempo.
Las nuevas observaciones probablemente completan los inventarios de lunas de Urano y Neptuno hasta entre 8 y 14 kilómetros respectivamente. En comparación, Júpiter cuenta con lunas de unos 2 kilómetros, mientras que Saturno tiene lunas de unos 3 kilómetros.
Fuente: Carnegie Science