Lunas de Urano -Moons of Uranus

Urano y sus seis lunas más grandes comparadas en sus tamaños relativos adecuados y en el orden correcto. De izquierda a derecha: Puck , Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberon

Urano , el séptimo planeta del Sistema Solar , tiene 27 lunas conocidas , la mayoría de las cuales llevan el nombre de personajes que aparecen o se mencionan en las obras de William Shakespeare y Alexander Pope . Las lunas de Urano se dividen en tres grupos: trece lunas interiores, cinco lunas principales y nueve lunas irregulares. Las lunas internas y principales tienen órbitas progradas , mientras que las órbitas de las irregulares son en su mayoría retrógradas. Las lunas interiores son pequeños cuerpos oscuros que comparten propiedades y orígenes comunes con los anillos de Urano . Las cinco lunas principales son elipsoidales, lo que indica que alcanzaron el equilibrio hidrostático .en algún momento de su pasado (y aún pueden estar en equilibrio), y cuatro de ellos muestran signos de procesos impulsados ​​internamente, como la formación de cañones y volcanismo en sus superficies. La más grande de estas cinco, Titania , tiene 1.578 km de diámetro y es la octava luna más grande del Sistema Solar, aproximadamente una vigésima parte de la masa de la Luna de la Tierra . Las órbitas de las lunas regulares son casi coplanares con el ecuador de Urano, que está inclinado 97,77° con respecto a su órbita. Las lunas irregulares de Urano tienen órbitas elípticas y fuertemente inclinadas (en su mayoría retrógradas) a grandes distancias del planeta.

William Herschel descubrió las dos primeras lunas, Titania y Oberón , en 1787. Las otras tres lunas elipsoidales fueron descubiertas en 1851 por William Lassell ( Ariel y Umbriel ) y en 1948 por Gerard Kuiper ( Miranda ). Estos cinco pueden estar en equilibrio hidrostático , por lo que serían considerados planetas enanos si estuvieran en órbita directa alrededor del Sol. Las lunas restantes fueron descubiertas después de 1985, ya sea durante la misión de sobrevuelo de la Voyager 2 o con la ayuda de telescopios terrestres avanzados.

Descubrimiento

Las dos primeras lunas que se descubrieron fueron Titania y Oberón , que fueron detectadas por Sir William Herschel el 11 de enero de 1787, seis años después de haber descubierto el planeta. Más tarde, Herschel pensó que había descubierto hasta seis lunas (ver más abajo) y tal vez incluso un anillo. Durante casi 50 años, el instrumento de Herschel fue el único con el que se habían visto las lunas. En la década de 1840, mejores instrumentos y una posición más favorable de Urano en el cielo llevaron a indicaciones esporádicas de satélites adicionales a Titania y Oberón. Finalmente, las siguientes dos lunas, Ariel y Umbriel , fueron descubiertas por William Lassell en 1851. El esquema de numeración romano de las lunas de Urano estuvo en un estado de cambio durante un tiempo considerable, y las publicaciones dudaron entre las designaciones de Herschel (donde Titania y Oberón son Urano). II y IV) y de William Lassell (donde a veces son I y II). Con la confirmación de Ariel y Umbriel, Lassell numeró las lunas I a IV desde Urano hacia afuera, y esto finalmente se mantuvo. En 1852, el hijo de Herschel, John Herschel , dio sus nombres a las cuatro lunas entonces conocidas.

La cantidad de lunas conocidas para cada uno de los cuatro planetas exteriores hasta octubre de 2019. Actualmente, Urano tiene 27 satélites conocidos.

No se hicieron otros descubrimientos durante casi otro siglo. En 1948, Gerard Kuiper en el Observatorio McDonald descubrió la más pequeña y la última de las cinco grandes lunas esféricas, Miranda . Décadas más tarde, el sobrevuelo de la sonda espacial Voyager 2 en enero de 1986 condujo al descubrimiento de otras diez lunas interiores. Otro satélite, Perdita , fue descubierto en 1999 tras estudiar viejas fotografías de la Voyager .

Urano fue el último planeta gigante sin lunas irregulares conocidas , pero desde 1997 se han identificado nueve lunas irregulares distantes utilizando telescopios terrestres. Dos lunas interiores más pequeñas, Cupido y Mab , se descubrieron utilizando el Telescopio Espacial Hubble en 2003. A partir de 2020, la luna Margarita fue la última luna de Urano descubierta, y sus características se publicaron en octubre de 2003.

lunas espurias

Después de que Herschel descubriera Titania y Oberón el 11 de enero de 1787, creyó que había observado otras cuatro lunas: dos el 18 de enero y el 9 de febrero de 1790, y dos más el 28 de febrero y el 26 de marzo de 1794. Así se creyó para muchas décadas después que Urano tenía un sistema de seis satélites, aunque las cuatro últimas lunas nunca fueron confirmadas por ningún otro astrónomo. Sin embargo, las observaciones de Lassell de 1851, en las que descubrió a Ariel y Umbriel , no respaldaron las observaciones de Herschel; Ariel y Umbriel, que Herschel ciertamente debería haber visto si hubiera visto satélites además de Titania y Oberon, no se correspondían con ninguno de los cuatro satélites adicionales de Herschel en características orbitales. Se pensaba que los cuatro satélites espurios de Herschel tenían períodos siderales de 5,89 días (interior de Titania), 10,96 días (entre Titania y Oberon), 38,08 días y 107,69 días (exterior de Oberon). Por lo tanto, se concluyó que los cuatro satélites de Herschel eran falsos, probablemente debido a la identificación errónea de estrellas débiles en la vecindad de Urano como satélites, y el crédito por el descubrimiento de Ariel y Umbriel se le dio a Lassell.

nombres

Aunque las dos primeras lunas de Urano se descubrieron en 1787, no recibieron su nombre hasta 1852, un año después de que se descubrieran dos lunas más. La responsabilidad de ponerle el nombre recayó en John Herschel , hijo del descubridor de Urano. Herschel, en lugar de asignar nombres de la mitología griega , nombró a las lunas según espíritus mágicos en la literatura inglesa : las hadas Oberón y Titania del Sueño de una noche de verano de William Shakespeare , y la sílfide Ariel y el gnomo Umbriel de La violación de Alexander Pope . la cerradura (Ariel también es un duende en La tempestad de Shakespeare ). Presumiblemente, el razonamiento era que Urano, como dios del cielo y el aire, sería asistido por espíritus del aire.

Los nombres posteriores, en lugar de continuar con el tema de los espíritus aireados (solo Puck y Mab continuaron la tendencia), se han centrado en el material de origen de Herschel. En 1949, la quinta luna, Miranda , fue nombrada por su descubridor Gerard Kuiper en honor a un personaje completamente mortal en La tempestad de Shakespeare . La práctica actual de la IAU es nombrar lunas según personajes de las obras de Shakespeare y The Rape of the Lock (aunque en la actualidad solo Ariel, Umbriel y Belinda tienen nombres extraídos de este último; el resto son de Shakespeare). Las lunas retrógradas exteriores tienen nombres de personajes de una obra, La tempestad ; la única luna prógrada exterior conocida, Margaret , lleva el nombre de Much Ado About Nothing .

Las masas relativas de las lunas de Urano. Las cinco lunas redondeadas varían desde Miranda con un 0,7 % hasta Titania con casi un 40 % de la masa total. Las otras lunas constituyen colectivamente el 0,1% y son apenas visibles a esta escala.

Algunos asteroides , también llamados así por los mismos personajes de Shakespeare, comparten nombres con lunas de Urano: 171 Ofelia , 218 Bianca , 593 Titania , 666 Desdémona , 763 Cupido y 2758 Cordelia .

Características y grupos

Esquema del sistema de anillos lunares de Urano

El sistema de satélites de Urano es el menos masivo entre los de los planetas gigantes . De hecho, la masa combinada de los cinco satélites principales es menos de la mitad de la de Tritón (la séptima luna más grande del Sistema Solar) sola. El mayor de los satélites, Titania , tiene un radio de 788,9 km, o menos de la mitad del de la Luna , pero un poco más que el de Rea , la segunda luna más grande de Saturno , lo que convierte a Titania en la octava luna más grande del Sol . sistema _ Urano es unas 10.000 veces más masivo que sus lunas.

lunas interiores

A partir de 2020, se sabe que Urano tiene 13 lunas internas. Sus órbitas se encuentran dentro de la de Miranda . Todas las lunas interiores están íntimamente conectadas con los anillos de Urano , lo que probablemente resultó de la fragmentación de una o varias pequeñas lunas interiores. Las dos lunas más internas ( Cordelia y Ophelia ) son pastoras del anillo ε de Urano, mientras que la pequeña luna Mab es una fuente del anillo μ más externo de Urano. Puede haber dos lunas pastoras pequeñas adicionales (de 2 a 7 km de radio) no descubiertas ubicadas a unos 100 km al exterior de los anillos α y β de Urano .

Con 162 km, Puck es la mayor de las lunas interiores de Urano y la única fotografiada por la Voyager 2 con detalle. Puck y Mab son los dos satélites internos más externos de Urano. Todas las lunas interiores son objetos oscuros; su albedo geométrico es inferior al 10%. Están compuestos de hielo de agua contaminado con un material oscuro, probablemente materia orgánica procesada por radiación.

Las pequeñas lunas internas se perturban constantemente entre sí. El sistema es caótico y aparentemente inestable. Las simulaciones muestran que las lunas pueden perturbarse entre sí en órbitas cruzadas, lo que eventualmente puede resultar en colisiones entre las lunas. Desdemona puede chocar con Cressida o Juliet dentro de los próximos 100 millones de años.

Las cinco lunas más grandes de Urano comparadas en sus tamaños y brillos relativos adecuados. De izquierda a derecha (en orden de distancia creciente de Urano): Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberón .

lunas grandes

Urano tiene cinco lunas principales : Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberón . Varían en diámetro desde 472 km para Miranda hasta 1578 km para Titania. Todas estas lunas son objetos relativamente oscuros: su albedo geométrico varía entre el 30 y el 50 %, mientras que su albedo de Bond está entre el 10 y el 23 %. Umbriel es la luna más oscura y Ariel la más brillante. Las masas de las lunas van desde 6,7 × 10 19  kg (Miranda) hasta 3,5 × 10 21  kg (Titania). A modo de comparación, la Luna tiene una masa de 7,5 × 10 22  kg. Se cree que las principales lunas de Urano se formaron en el disco de acreción , que existió alrededor de Urano durante algún tiempo después de su formación o como resultado de un gran impacto sufrido por Urano al principio de su historia. Esta opinión está respaldada por su gran inercia térmica, una propiedad superficial que comparten con planetas enanos como Plutón y Haumea . Difiere fuertemente del comportamiento térmico de las lunas irregulares de Urano que es comparable a los objetos transneptunianos clásicos . Esto sugiere un origen separado.

Concepción artística de la trayectoria del Sol en el cielo de verano de una luna importante de Urano (que comparte la inclinación axial de Urano)

Todas las lunas principales contienen cantidades aproximadamente iguales de roca y hielo, excepto Miranda, que está compuesta principalmente de hielo. El componente de hielo puede incluir amoníaco y dióxido de carbono . Sus superficies están llenas de cráteres, aunque todos ellos (excepto Umbriel) muestran signos de repavimentación endógena en forma de lineamientos (cañones) y, en el caso de Miranda, estructuras ovoides similares a pistas de carreras llamadas coronas . Los procesos de extensión asociados con los diapiros de afloramiento son probablemente los responsables del origen de las coronas. Ariel parece tener la superficie más joven con la menor cantidad de cráteres de impacto, mientras que la de Umbriel parece ser la más antigua. Se cree que una resonancia orbital pasada de 3:1 entre Miranda y Umbriel y una resonancia pasada de 4:1 entre Ariel y Titania son responsables del calentamiento que provocó una actividad endógena sustancial en Miranda y Ariel. Una prueba de tal resonancia pasada es la inclinación orbital inusualmente alta de Miranda (4,34°) para un cuerpo tan cercano al planeta. Las lunas de Urano más grandes pueden diferenciarse internamente, con núcleos rocosos en sus centros rodeados por mantos de hielo . Titania y Oberon pueden albergar océanos de agua líquida en el límite entre el núcleo y el manto. Las principales lunas de Urano son cuerpos sin aire. Por ejemplo, se demostró que Titania no posee atmósfera a una presión superior a 10-20 nanobar.

La trayectoria del Sol en el cielo local en el transcurso de un día local durante el solsticio de verano de Urano y sus principales lunas es bastante diferente de la que se ve en la mayoría de los otros mundos del Sistema Solar . Las lunas principales tienen casi exactamente la misma inclinación axial de rotación que Urano (sus ejes son paralelos al de Urano). El Sol parecería seguir una trayectoria circular alrededor del polo celeste de Urano en el cielo, como máximo a unos 7 grados de él, durante el verano hemisférico. Cerca del ecuador, se vería casi al norte o al sur (dependiendo de la temporada). En latitudes superiores a 7°, el Sol trazaría una trayectoria circular de unos 15 grados de diámetro en el cielo, y nunca se pondría durante el verano hemisférico, moviéndose a una posición sobre el ecuador celeste durante el equinoccio de Urano, y luego invisible bajo el horizonte. durante el invierno hemisférico.

Lunas irregulares de Urano. El eje X está etiquetado en Gm (millones de km) y en la fracción del radio de la esfera de Hill . La excentricidad está representada por los segmentos amarillos (que se extienden desde el pericentro hasta el apocentro ) con la inclinación representada en el eje Y.

lunas irregulares

A partir de 2005, se sabe que Urano tiene nueve lunas irregulares, que lo orbitan a una distancia mucho mayor que la de Oberón, la más lejana de las grandes lunas. Todas las lunas irregulares son probablemente objetos capturados que fueron atrapados por Urano poco después de su formación. El diagrama ilustra las órbitas de esas lunas irregulares descubiertas hasta ahora. Las lunas sobre el eje X son progradas , las que están debajo son retrógradas . El radio de la esfera de Uranian Hill es de aproximadamente 73 millones de km.

Las lunas irregulares de Urano varían en tamaño desde 120-200 km ( Sycorax ) hasta unos 20 km ( Trinculo ). A diferencia de los irregulares de Júpiter, los de Urano no muestran correlación de eje con inclinación . En cambio, las lunas retrógradas se pueden dividir en dos grupos en función de la excentricidad del eje/orbital . El grupo interior incluye los satélites más cercanos a Urano (a < 0,15 r H ) y moderadamente excéntricos (~0,2), a saber, Francisco , Caliban , Stephano y Trinculo. El grupo exterior (a > 0,15 r H ) incluye satélites con alta excentricidad (~0,5): Sycorax, Prospero , Setebos y Ferdinand .

Las inclinaciones intermedias 60° < i < 140° están desprovistas de lunas conocidas debido a la inestabilidad de Kozai . En esta región de inestabilidad, las perturbaciones solares en el apoapse hacen que las lunas adquieran grandes excentricidades que conducen a colisiones con los satélites internos oa la eyección. La vida útil de las lunas en la región de inestabilidad es de 10 millones a mil millones de años.

Margaret es la única luna prograda irregular conocida de Urano, y actualmente tiene la órbita más excéntrica de todas las lunas del Sistema Solar, aunque la luna de Neptuno, Nereida , tiene una excentricidad media más alta. A partir de 2008, la excentricidad de Margaret es 0,7979.

Lista

Llave
¡
Lunas interiores
 

Lunas principales
 

Lunas irregulares (retrógradas)
±
Luna irregular (progrado)

Las lunas de Urano se enumeran aquí por período orbital, del más corto al más largo. Las lunas lo suficientemente masivas como para que sus superficies se hayan colapsado en un esferoide están resaltadas en azul claro y en negrita. Las lunas internas y principales tienen órbitas progresivas . Las lunas irregulares con órbitas retrógradas se muestran en gris oscuro. Margaret, la única luna irregular conocida de Urano con una órbita progresiva, se muestra en gris claro. Las órbitas y las distancias medias de las lunas irregulares son variables en escalas de tiempo cortas debido a las frecuentes perturbaciones planetarias y solares, por lo tanto, Brozović y Jacobson (2009) promedian los elementos orbitales enumerados de todas las lunas irregulares sobre una integración numérica de 8000 años. Todos sus elementos orbitales se basan en la época del 1 de enero de 2000 , hora terrestre .

Lunas de Urano
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Etiqueta
Nombre Pronunciación
( clave )
Imagen Abdominales.
magn.
Diámetro
(km)
Masa
(× 10 16  kg )
Eje semi-mayor
(km)
Período orbital
( d )
Inclinación
( ° )
Excentricidad

Año de descubrimiento
Descubridor
1 VI ¡ Cordelia / k ɔːr d l i ə / Cordeliamoon.png 10.3 40 ± 6
(50 × 36)
≈ 4,4 49 770 +0.335 03 0.084 79 ° 0.000 26 1986 Terrestre
( Voyager 2 )
2 VII ¡ Ofelia / ˈ f l i ə / Ofeliamoon.png 10.2 43 ± 8
(54 × 38)
≈ 5,3 53 790 +0.376 40 0.1036° 0.009 92 1986 Terrestre
( Voyager 2 )
3 viii ¡ Blanca / segundo yo ɑː ŋ k ə / Biancamoon.png 9.8 51 ± 4
(64 × 46)
≈ 9,2 59 170 +0.434 58 0.193° 0.000 92 1986 Smith
( Voyager 2 )
4 IX ¡ Crésida / ˈ k r ɛ s ə re ə / Cressida.png 8.9 80 ± 4
(92 × 74)
≈ 34 61 780 +0.463 57 0.006° 0.000 36 1986 Synnott
( Voyager 2 )
5 X ¡ Desdémona / ˌ re ɛ z re ə ˈ m n ə / Desdemonamoon.png 9.3 64 ± 8
(90 × 54)
≈ 18 62 680 +0.473 65 0.111 25 ° 0.000 13 1986 Synnott
( Voyager 2 )
6 XI ¡ julieta / l i ə t / julietmoon.png 8.5 94 ± 8
(150 × 74)
≈ 56 64 350 +0.493 07 0.065° 0.000 66 1986 Synnott
( Voyager 2 )
7 XII ¡ Porcia / ˈ p ɔːr ʃ ə / Portia1.jpg 7.7 135 ± 8
(156 × 126)
≈ 170 66 090 +0.513 20 0.059° 0.000 05 1986 Synnott
( Voyager 2 )
8 XIII ¡ Rosalinda / r ɒ z ə l ə n d / Rosalindmoon.png 9.1 72 ± 12 ≈ 25 69 940 +0.558 46 0.279° 0.000 11 1986 Synnott
( Voyager 2 )
9 XXVIII ¡ Cupido / ˈ k juː p ə d / Cupidmoon.png 12.6 ≈ 18 ≈ 0,38 74 800 +0.618 00 0.100° 0.0013 2003 Showalter y
Lissauer
10 XIV ¡ Belinda / b ə l ɪ n d ə /
Belinda.gif
8.8 90 ± 16
(128 × 64)
≈ 49 75 260 +0.623 53 0.031° 0.000 07 1986 Synnott
( Voyager 2 )
11 XXVI ¡ Perdita / ˈ p ɜːr d ə t ə / Perditamoon.png 11.0 30 ± 6 ≈ 1,8 76 400 +0.638 00 0.0° 0.0012 1999 Karkoschka
( Voyager 2 )
12 XV ¡ Disco / ˈ pag ʌ k /
Disco.png
7.3 162 ± 4 ≈ 290 86 010 +0.761 83 0.3192° 0.000 12 1985 Synnott
( Voyager 2 )
13 XXVI ¡ Mab / ˈ metro æ segundo /
Mabmoon.png
12.1 ≈ 25 ≈ 1,0 97 700 +0.923 00 0.1335° 0.0025 2003 Showalter y
Lissauer
14 V miranda / m ə r æ n d ə /
PIA18185 Cara helada de Miranda.jpg
3.5 471,6 ± 1,4
(481 × 468 × 466)
6400 ± 300 129 390 +1.413 48 4.232° 0.0013 1948 Kuiper
15 yo ariel / ɛər i ɛ l /
Ariel (luna).jpg
1.0 1 157 .8 ± 1.2
(1162 × 1156 × 1155)
125 100 ± 2100 191 020 +2.520 38 0.260° 0.0012 1851 lassell
dieciséis Yo Umbriel / ˈ ʌ m b r i ə l /
PIA00040 Umbrielx2.47.jpg
1.7 1 169 .4 ± 5.6 127 500 ± 2800 266 300 +4.144 18 0.205° 0.0039 1851 lassell
17 tercero Titania / t ə t ɑː n i ə /
Titania (luna) color, cropped.jpg
0.8 1 576 .8 ± 1.2 340 000 ± 6100 435 910 +8.705 87 0.340° 0.0011 1787 Herschel
18 IV Oberón / ˈ oʊ segundo ə r ɒ n /
Voyager 2 imagen de Oberon.jpg
1.0 1 522 .8 ± 5.2 307 600 ± 8700 583 520 +13.4632 0.058° 0.0014 1787 Herschel
19 XXIII Francisco / f r æ n ˈ s ɪ s k / 12.4 ≈ 22 ≈ 0,72 4 282 900 −267.09 147.250° 0.1324 2003 Holman et al.
20 XVI Calibán / ˈ k æ l ɪ segundo æ n / Caliban descubrimiento.jpg 9.1 42+20
−12
≈ 25 7 231 100 −579,73 141.529° 0.1812 1997 Gladman et al.
21 XX Estéfano / s t ɛ f ə n / Stephano - Luna de Urano.jpg 9.7 ≈ 32 ≈ 2,2 8 007 400 −677,47 143.819° 0.2248 1999 Gladman et al.
22 XXI Trínculo / t r ɪ ŋ k j ʊ l / 12.7 ≈ 18 ≈ 0,39 8 505 200 −749,40 166.971° 0.2194 2001 Holman et al.
23 XVII sicórax / s ɪ k ə r æ k s / Urano-sycorax2.gif 7.4 157+23
−15
≈ 230 12 179 400 −1 288 .38 159.420° 0.5219 1997 Nicholson et al.
24 XXIII ± Margarita / ˈ m ɑːr ɡ ər ə t / S2003u3acircle.gif 12.7 ≈ 20 ≈ 0,54 14 146 700 +1 661 .00 57.367° 0.6772 2003 Sheppard y
Jewitt
25 XVIII próspero / ˈ p r ɒ s p ə r ​​oʊ / Próspero - Luna de Urano.jpg 10.5 ≈ 50 ≈ 8,5 16 276 800 −1 978 .37 151.830° 0.4445 1999 Holman et al.
26 XIX Setebos / s ɛ t ɛ b ʌ s / Urano - imagen de Setebos.jpg 10.7 ≈ 48 ≈ 7,5 17 420 400 −2 225 .08 158.235° 0.5908 1999 Kavelaars et al.
27 XXIV Fernando / ˈ f ɜːr re ə n æ n d / Urano luna 021002 02.jpg 12.5 ≈ 20 ≈ 0,54 20 430 000 −2 790 .03 169.793° 0.3993 2003 Holman et al.

Fuentes: NASA/NSSDC, Sheppard, et al. 2005. Para las lunas irregulares exteriores descubiertas recientemente (Francisco a Ferdinand), los datos orbitales más precisos se pueden generar con el Servicio de Efemérides de Satélites Naturales del Minor Planet Center . Los irregulares están significativamente perturbados por el Sol.

Ver también

notas

Referencias

enlaces externos