Satélites Naturales
de Plutón
Datos generales
Si bien Plutón ya no es un planeta, su consideración tradicional com tal durante casi un siglo y su significativo número de lunas, de entre los que destaca el gran Caronte, lleva a incluirlo en este capítulo dedicado a los satelites naturales, mayoritariamente centrado en los de los planetas.
El planeta enano Plutón, a pesar de su pequeño tamaño, tiene cinco satélites. Destaca Caronte por su gran tamaño respecto a su primario (casi la mitad del diámetro). Las otras cuatro lunas son muy pequeñas, no superando ninguna de ellas los 50 km de diámetro.
En ocasiones se habla de sistema binario Plutón-Caronte ya que este es tan masivo respecto a aquel que el baricentro del sistema está fuera de Plutón (aproximadamente a 960 km sobre la superficie de Plutón). Sin embargo, a pesar de la propuesta debatida en la UAI en agosto de 2006, a día de hoy no hay ninguna circular en que se considere a Plutón y Caronte como un planeta enano doble, y, por tanto, Caronte sigue considerándose un satélite natural de Plutón.
El primer satélite del sistema lunar plutoniano descubierto fue, como era lógico, el gran Caronte, en 1978, casi cincuenta años tras el descubrimiento del planeta enano. El descubrimiento lo llevó a cabo astrónomo estadounidense James W. Christy tras el estudio en detalle de unas fotografías muy anteriores.
Caronte fue fotografiada por primera vez por Hubble poco después del lanzamiento del telescopio espacial en 1990.
Antes del sobrevuelo de Plutón por la nave New Horizons de la NASA en 2015, se utilizó el telescopio Hubble para estudiar el planeta con el fin de colaborar en la seguridad de la misión espacial de la sonda. Las imágenes eran poco nítidas (aunque sí ayudaron a planificar el citado sobrevuelo). En este proceso de cartografiado se descubrieron dos nuevas lunas. En el comunicado del 31 de octubre de 2005 titulado «El Hubble de la NASA revela posibles lunas nuevas alrededor de Plutón» se les da la designación provisional S/2005 P1 y S/2005 P2, que, posteriormente pasarían a bautizarse como Hidra y Nix, respectivamente.
En dicho comunicado se valoraba la importancia de la existencia de que Plutón no tuviese una sino «dos o tres lunas», ya que era el primer objeto del Cinturón de Kuiper en tener más de un satélite. Por ello, Alan Stern, codirector del equipo de investigación del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado (EE.UU.), indicó que ese descubrimiento sugería «que otros cuerpos en el cinturón de Kuiper pueden tener más de una luna» y que los científicos planetarios tendrían en cuenta estas nuevas lunas al postular el modelo del origen del sistema Plutón.
Seis años después, en julio de 2011 mientras se intentaban localizar anillos plutonianos se halló Cerberos. Y tamién en julio, pero del año siguiente (2012) se localizó la quinta y, al parecer, última luna de Plutón, Estigia, mientras se seguía estudiando al planeta enano y su entorno con el fin de prevenir peligros para la misión New Horizons.
El descubrimiento de estas cuatro lunas adicionales por el Hubble, dos de ellas después del lanzamiento de la nave New horizons, fue fundamental para la planificación de la misión, identificando peligros potenciales, verificando la trayectoria óptima de la nave espacial y estableciendo la necesidad de incluir observaciones de las lunas como parte de la secuencia de observación de sobrevuelo.
Se cree que todo el sistema lunar de Plutón se formó por una colisión entre Plutón y otro objeto de gran tamaño del Cinturón de Kuiper (KBO) al principio de la historia del sistema solar. El tremendo impacto arrojó material que se fusionó en la familia de satélites que actualmente orbitan alrededor de Plutón. Se descarta casi con total seguridad que ninguno de estos satélites haya sido un objeto del Cinturón de Kuiper capturado por la gravedad de Pluton.
Este choque expliacría los elevados momentos angulares de las lunas y las órbitas casi circulares de las lunas más pequeñas.
Los hechos anteriores unido a sus resonancias orbitales cercanas con Caronte sugieren que se formaron en una zona más cercana a Plutón de la que ocupan actualmente. Seguramente migraron hacia afuera cuando Caronte alcanzó su órbita actual.
Su color gris es diferente al de Plutón, uno de los cuerpos más rojos del sistema solar. Ello puede deberse a una pérdida de volátiles durante el impacto o la coalescencia posterior, dejando las superficies de las lunas dominadas por el hielo de agua. Sin embargo, tal impacto debería haber creado escombros adicionales (más lunas), sin embargo New Horizons no halló más lunas ni anillos.
Las cuatro pequeñas lunas de Plutón orbitan a Plutón a dos o cuatro veces la distancia de Caronte, que van desde los 42.700 km de la órbita de Estigia hasta los 64.800 km de la órbita de Hidra al baricentro del sistema. Tienen órbitas prógradas casi circulares y en el mismo plano orbital que Caronte.
La zona gravitacional de Plutón permitiría una órbita estable a las lunas prógradas que se mantengan dentro del 53% de de ese radio de Hill de 6 millones de kilómetros (esta zona de estabilidad de las mareas solares llegaría al 69% del radio de Hill en el caso de lunas retrógradas). Sin embargo los satélites del planeta enano sólo viajan en una banda del 3% de esa región de estabilidad.
Antes del descubrimiento de la más interna y menos masiva de estas lunas, Stigia, estudios dinámicos habían sugerido que las otras tres, Nix, Cerberos e Hidra, presentaban sus órbitas «empaquetadas» tan cerca como era posible, sin dejar espacio para otros satélites estables entre ellas.
En el sistema de satélites de Plutón-Caronte, tal y como sucede en sistemas de exoplanetas descubiertos por el observatorio espacial Kepler, cada objeto tiene una esfera de influencia gravitacional que evita que otros objetos orbiten cerca. las esferas de influencia de las lunas de Plutón dejan poco espacio para otros objetos potenciales (aún no descubiertos) en órbitas intermedias. Cuanto más masivo es el objeto, mayor es su esfera de influencia. Cuando las esferas gravitacionales de los objetos vecinos casi se superponen, es imposible colocar otros cuerpos en órbitas estables entre estos.
En sistemas compactos, las esferas de varios (quizás todos) los objetos casi se superponen. Las partículas pequeñas, como el polvo interplanetario, podrían orbitar en estas regiones intermedias, pero los objetos grandes no.
Estos hechos se corroboraron gracias a una búsqueda intensa realizada por New Horizons, la cual confirmó que no existen lunas mayores de 4,5 km de diámetro a distancias de hasta 180,000 km de Plutón (6% de la región estable para lunas progradas), asumiendo albedos similares a Caronte de 0,38 (para distancias más pequeñas, este umbral sería aún menor).
Animación que muestra como las pequeñas lunas de Plutón se comportan como peonzas (en vez de mantener una cara apuntando hacia su primario, como la mayoría de lunas internas del sistema solar). Plutón se muestra en el centro. De dentro afuera aparecen: Caronte, Estigia, Nix, Cerberos e Hidra (NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Southwest Research Institute).
Por todo ello se expone en varias fuentes que el sistema lunar de platón es muy compacto en la parte más próxima a Platón y Caronte y, por contraposición, hay una gra parte del espacio de estabilidad gravitatoria de Plutón vacía.
Tras el descubrimiento de las cuatro pequeñas lunas con el Hubble se estimó que orbitarían caóticamente o caerían. Sin embargo, las imágenes de New Horizons encontraron que no habían girado hacia abajo hasta cerca de un estado sincrónico de giro en el que se esperaría una rotación o caída caótica.
Con los datos obtenidos de las imágenes de New Horizons encontraron que las cuatro lunas tenían una alta oblicuidad, que pudo darse desde su nacimiento o bien dichas inclinaciones fueron generadas por una resonancia de precesión de giro.
Estigia puede estar experimentando variaciones de oblicuidad caóticas e intermitentes. A su vez, Mark R. Showalter, científico estadounidense, investigador del Instituto SETI («search for extraterrestrial intelligence»), y descubridor de las últimas dos lunas de Plutón, entre otros descubrimientos de astronómicos, había especulado con que Nix pudiera dar una vuelta completa. De hecho, indicó, «podría ser posible pasar un día en Nix en el que el sol salga por el este y se ponga en el norte», debido a su rotación casi aleatoria.
Todas las lunas de Plutón llevan el nombre de figuras mitológicas asociadas con el inframundo, siguiendo la iniciativa de Venetia Burney, de 11 años, quien había sugerido pare el planeta enano descubierto en 1930 el nombre del dios romano del inframundo.