Els satèl·lits de Plutó

El juliol de 2015, la sonda New Horizons va sobrevolar el planeta nan Plutó, aportant dades que han aportat informació molt valuosa sobre aquell astre, i també sobre les condicions de la seva zona del sistema solar.

Però de Plutó, no només hi ha informació provinent de les sondes espacials, amb telescopis terrestres o situats prop de la Terra com el Hubble, també s’han obtingut darrerament dades importants.

Plutó, d’uns 2375 km de diàmetre, té un gran satèl·lit, Caront —Charon en anglès—, de 1.200 km, descobert des de la Terra l’any 1978. Els diàmetres van poder ser ben establerts ja que la casualitat va voler que pocs anys desprès del descobriment, l’òrbita dels dos astres quedés orientada de tal manera que a cada volta es produïen eclipsis mutus, observats des de la Terra; estudiant aleshores la corba de llum es poden determinar les mides i la lluminositat relativa dels dos astres. Plutó i Caront formen un sistema de dos cossos en òrbita molt propera, uns 17500 km, al voltant del centre de masses comú, que es troba entre els dos. És el primer cas conegut de planeta nan «doble»; de tots els cossos del sistema solar amb aquesta característica, és el més gran, però no l’únic, per exemple Pàtrocle, un asteroide que segueix la mateixa òrbita que Júpiter, però 60˚ més enrere que el planeta, està format per dos cossos de 140 i 110 km, aproximadament, a uns 700 km de distància orbitant tots dos el centre de masses comú.

A més de ser molt propers, Plutó i Caront tenen la rotació sincronitzada, com el cas de la Lluna amb la Terra però en els dos sentits, Plutó també presenta sempre la mateixa cara a Caront. El període orbital, uns 6 dies i 9 hores és, en conseqüència, igual al període de rotació tant de Plutó com de Caront.

La teoria més versemblant sobre la formació de Caront, és que al principi del sistema solar, Plutó va rebre l’impacte d’un altre cos de gran mida, i part del material ejectat va restar en òrbita i es va condensar. Una explicació similar a la del origen de la Lluna.

Més endavant, s’han descobert quatre satèl·lits més de Plutó —o hauríem de dir de Plutó-Caront, ja que es comporten com un únic cos a aquests efectes—, tots molt més petits i en òrbites relativament pròximes els uns als altres. S’anomenen: Nix, Hidra, Cerber i Estix —en anglès: Nix, Hydra, Kerberos i Styx—. Possiblement aquests cossos també siguin condensacions del material originat a l’impacte inicial que va formar Caront.

Esquema de les òrbites dels satèl·lits de Plutó. Les mides no són reals.

Tot això ens aporta alguns indicis sobre el sistema solar primitiu.

En primer lloc, actualment, la probabilitat d’impacte entre Plutó i un altre cos prou gran com per formar satèl·lits és extremadament baixa. Això vol dir que en els orígens del sistema solar, la zona on hi havia Plutó, estava molt més poblada, al menys cent vegades més i probablement mil. Com que no hi ha explicació per tant material a tanta distància del Sol, es creu que Plutó, i el seu sistema de satèl·lits es van formar més prop del Sol que no estan ara, i que en un procés conegut per «gran bombardament tardà» o «model de Niça» van ser enviats a la seva posició actual. Per cert, el model de Niça és per la ciutat on es va desenvolupar la teoria, encara que una revista espanyola, pretesament de divulgació científica, en un titular, va traduir de l’anglès «Nice model» per «modelo bonito».

Un problema dels quatre satèl·lits menors del sistema és que les seves òrbites, a primer cop d’ull, haurien de ser inestables, i a escala de centenars de milions d’anys, haurien d’escapar-se o impactar amb algun dels altres cossos del sistema.

Aquí, per evitar-ho, és on entra un curiós fenomen anomenat ressonància que estabilitza les òrbites a l’entorn d’una posició mitjana invariable. Resulta que els seus períodes orbitals presenten una relació numèrica senzilla, cada dues òrbites d’Hidra, Nix en fa tres, cada sis òrbites d’Hidra, Estix en fa onze, i respecte Cerber no està del tot establert, però es probable que també hi hagi una relació numèrica simple. Tot això vol dir que al cap d’un determinat nombre enter de voltes, aquests satèl·lits tornen a estar en la mateixa disposició i que les pertorbacions que podrien modificar les òrbites, no tenen prou energia com per treure’ls de la configuració ressonant, de tal manera que a llarg termini, les òrbites esdevenen estables.

Hi ha un altra cosa descoberta darrerament, de la que només se’n coneixia un altre exemple en el sistema solar i que té a veure amb les ressonàncies. La gran majoria dels satèl·lits del sistema solar, començant per la Lluna, i excloent satèl·lits inestables, molt petits i molt llunyans dels planetes gegants, presenten sempre la mateixa cara al planeta. Això es deu a que el camp gravitatori generat pel cos central és més intens en el punt del satèl·lit més proper al planeta que en el punt més allunyat. Presentar sempre la mateixa cara, no deixa de ser una ressonància de períodes 1:1 entre la rotació i la translació del satèl·lit.

Però en el cas de ressonàncies orbitals entre dos satèl·lits, pot passar que l’impuls gravitatori entre els uns i els altres, actuï de manera tal que superi la influència en la rotació de la gravetat del planeta. En aquest cas es pot presentar una rotació caòtica: el satèl·lit no té ni un període de rotació constant, ni un eix de rotació relativament fix. Una mica com aquelles baldufes de joguina que en perdre velocitat es posen de cap per avall. És el cas d’Hidra i de Nix, mesures de la seva lluminositat des de la Terra han confirmat que roten de manera caòtica.

L’altre cas conegut de rotació caòtica és el d’Hiperió, que està en ressonància orbital 4:3 amb el més gran dels satèl·lits de Saturn, Tità, això vol dir que cada quatre voltes que fa Tità a l’entorn de Saturn, Hiperió en fa tres.

El moviment caòtic d’aquest satèl·lit sembla afavorit pel fet que, com en tots els casos coneguts de rotació caòtica, es tracta de cossos força allargats, allunyats de la forma quasi esfèrica que adopten els objectes més grans per la pròpia força de gravetat.

Aquesta entrada ha esta publicada en Ciència i pensament, Divulgació, Llibrets. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

*