Imagen de la nueva luna orbitando Urano S/2023 U1 utilizando el Telescopio Gigante de Magallanes en el Observatorio Las Campanas de Carnegie el 4 de noviembre de 2023. Urano está muy lejos del campo de visión en la parte superior derecha, como se puede ver por la luz dispersa aumentada. S/2023 U1 es el punto de luz difunto en el centro de la imagen con la flecha amarilla. Las trazas provienen de las estrellas de fondo. Crédito de la imagen: Scott Sheppard.
Los científicos han descubierto tres nuevas lunas que orbitan los gigantes de hielo de nuestro Sistema Solar. Uno orbita Urano mientras que dos orbitan Neptuno. Durante varios años, se llevó a cabo un difícil trabajo para localizarlos, que incluyó numerosas exposiciones temporales realizadas por algunos de nuestros telescopios más poderosos. Los tres objetos fueron capturados en imágenes, y es probable que se descubran más lunas alrededor de ambos planetas
Esta es la primera luna encontrada orbitando Urano en 20 años, lo que aumenta el número total de lunas a 28.
Por otra parte, las 2 de nuevos descubrimientos en Neptuno aumenta el número total de lunas a 16. Una de las nuevas lunas alrededor del planeta es la más pequeña jamás observada con un telescopio terrestre.
El 4 de noviembre de 2023, Scott Sheppard de Carnegie Science observó la luna nueva de Urano con el título provisional S/2023 U1. Con el tiempo, recibirá un nombre sacado de una obra de Shakespeare, al igual que todos los demás satélites exteriores del planeta (por ejemplo: Oberon, Titania y Ariel). S/2023 U1 tiene sólo 8 km de diámetro, una cantidad pequeña en comparación con la luna más grande del gigante de hielo, Titania, que tiene casi 800 km. La pequeña luna tarda 680 días en orbitar alrededor de Urano.
Las 2 nuevas lunas descubiertas en Neptuno también son pequeñas. La más brillante lleva el nombre provisional de S/2002 N5, tiene un diámetro de alrededor de 23 km y tarda casi nueve años para orbitar a Neptuno. La más débil, S/2021 N1, tiene un diámetro de unos 14 km y tarda casi 27 años en orbitar el planeta. Ambos serán nombrados en honor a la mitología griega.
«Las tres lunas recién descubiertas son las más débiles jamás encontradas alrededor de estos dos planetas gigantes de hielo utilizando telescopios terrestres», explicó Sheppard. «Se necesitó un procesamiento de imágenes especial para revelar objetos tan débiles».
En noviembre de 2023, Sheppard detectó por primera vez la nueva luna de Urano con el Telescopio Gigante de Magallanes en el Observatorio Las Campanas de Carnegie Science en Chile. Un mes después, hizo observaciones adicionales con Magallanes corroborando el descubrimiento.
Con base en esas observaciones, Sheppard determinó la órbita de la luna en colaboración con Marina Brozovic y Bob Jacobson del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Además, descubrió la luna en imágenes más antiguas de 2021 tomadas con el Telescopio Gigante de Magallanes y Subaru (es el telescopio más importante del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, localizado en el Observatorio Mauna Kea en Hawái)
También descubrió la otra nueva luna usando el telescopio de Magallanes la cual era más más brillante que la anterior. Para descubrir la nueva luna de Neptuno, trabajó con David Tholen de la Universidad de Hawaii, Chad Trujillo de la Universidad del Norte de Arizona y Patryk Sofia Lykawa de la Universidad de Kindai. Era muy débil, pero aún se podía detectar con el Telescopio Subaru. La primera observación de ambas lunas nuevas de Neptuno tuvo lugar en septiembre de 2021. Las observaciones de seguimiento realizadas con los telescopios de Magallanes en octubre de 2021, octubre de 2022 y noviembre de 2023 confirmaron la existencia de la luna más brillante.
Fue más difícil confirmar la luna más débil con observaciones de seguimiento. Se utilizaron peces gordos del mundo de los telescopios para lograrlo. Para confirmar la pequeña y tenue luna, se utilizaron el Very Large Telescope (VLT) que forma parte del Observatorio Europeo del Sur (ESO – la mayor organización astronómica de Europa) y el telescopio de 8 metros del Observatorio Gemini (es administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en la Astronomía (AURA)) en condiciones de observación ideales. Incluso entonces, los astrónomos usaron las observaciones de 2021 para determinar hacia dónde apuntar los potentes telescopios y encontrar la luna.
La nueva luna más brillante de Neptuno fue vista por primera vez hace algunas décadas, pero nunca fue identificada como una luna.
Sheppard explicó: «Una vez que se determinó la órbita del S/2002 N5 alrededor de Neptuno utilizando las observaciones de 2021, 2022 y 2023, se rastreó hasta un objeto que fue detectado cerca de Neptuno en 2003 pero que se perdió antes de que se pudiera confirmar que orbitaba el planeta».
Para recopilar información suficiente para ver las lunas, se necesitaron docenas de exposiciones de cinco minutos durante períodos de tres o cuatro horas durante varias noches. La posición del planeta y las lunas cambia durante estas extensas exposiciones. Para crear una imagen completa, se combinaron las exposiciones. En ambos telescopios, esto requería mucho tiempo. Sin embargo, el resultado fue la aparición de las imágenes más profundas de los sistemas de Urano y Neptuno hasta el momento.
Sheppard dijo que las exposiciones largas no son ideales para capturar imágenes profundas de objetos en movimiento porque las lunas se mueven en solo unos minutos en relación con las estrellas y galaxias de fondo. “Al superponer estas exposiciones múltiples, se verán estrellas y galaxias con rastros detrás de ellas, y objetos en movimiento similares al planeta anfitrión se verán como fuentes puntuales, para eso hay que despejar el ruido en el fondo de las imágenes de las lunas.
Lo más probable es que las tres nuevas lunas sean objetos capturados. Sus órbitas son excéntricas e inclinadas, y están bastante lejos de sus planetas. Pero las disposiciones y configuraciones lunares de los cuatro planetas gigantes del Sistema Solar son similares, independientemente de los orígenes de sus lunas.
Sheppard explicó que incluso Urano, que está inclinado hacia el lado, tiene una población lunar similar a la de otros planetas gigantes que orbitan alrededor de nuestro Sol. Neptuno tiene lunas exteriores que parecen similares a las de sus vecinas, ya que probablemente capturó el objeto Tritón del Cinturón de Kuiper, un cuerpo rico en hielo más grande que Plutón, un evento que podría haber alterado su sistema lunar.
¿Cuál es el impacto de estas lunas en la evolución del Sistema Solar?
Son una prueba más de los días caóticos y formativos del Sistema Solar.
Estas lunas nos muestran que las agrupaciones de lunas alrededor de los gigantes de hielo son similares a las agrupaciones alrededor de Júpiter y Saturno. Se ha descubierto que Urano y Neptuno también poseen agrupaciones orbitales dinámicas de lunas exteriores como en los gigantes gaseosos.
La agrupación de las lunas sugiere que existió una Luna Madre de mayor tamaño y que fue dañados por colisiones con otros objetos, posiblemente cometas o asteroides. Las colisiones dejaron fragmentos similares a las de las Lunas Madre. Es probable que haya otras lunas fragmentadas más pequeñas que resulten de estas colisiones, sin embargo, no se pueden encontrar con la tecnología actual.
Si existen otras lunas alrededor de los gigantes de hielo, probablemente tengan menos de 8 km de diámetro alrededor de Urano y menos de 14 km alrededor de Neptuno y con los telescopios actuales no es posible observarlos.
REFERENCIAS
New moons of Uranus and Neptune announced. Carnegie Science: https://carnegiescience.edu/new-moons-uranus-and-neptune-announced
