¿Podría la Luna tener una luna?

Cúmulos de galaxias, galaxias, estrellas, planetas, lunas… ¿es ese el último nivel? ¿O podemos bajar más? ¿Podríamos llegar a hablar de subsatélites?

La Vía Láctea se ve atraída (y podríamos decir que orbita alrededor de) por el centro del Supercúmulo de Laniakea, el Sol  orbita alrededor del centro de la Vía Láctea, la Tierra orbita alrededor del Sol y la Luna alrededor de la Tierra. Pero, ¿hay algo que nos obligue a parar ahí? ¿Podríamos dar un paso más y que la Luna tuviera un satélite propio? La teoría nos dice que, sin lugar a dudas, sí. Aunque la práctica, o al menos el estado actual del sistema solar, nos dice lo contrario.

Actualmente no conocemos ningún satélite de ningún planeta que tenga a su vez un subsatélite (o subluna, así se llamarían estos cuerpos) orbitándole. En 2008 se creyó detectar un anillo en torno a la luna Rhea, que orbita a Saturno, aunque observaciones posteriores más detalladas de la sonda Cassini han descartado la presencia de objetos de tamaño superior a los pocos centímetros orbitando a su alrededor. Si bien es cierto que podrían existir sublunas pequeñas, de pocos kilómetros de diámetro orbitando algún sistema menos estudiado, como los de Urano y Neptuno, la realidad es que a día de hoy no se han observado.

Sabiendo esto, ¿qué opina la teoría? El concepto más importante a tener en cuenta en toda esta discusión es el de la esfera de Hill, descrita por el astrónomo estadounidense George William Hill, basándose en trabajos del francés Roche. Esta esfera sería el volumen alrededor de un cuerpo en el que dicho cuerpo tiene dominio gravitatorio sobre las órbitas de cualquier posible satélite. Es decir, en el caso de la Tierra, habrá una región alrededor de esta en la que la gravedad de la propia Tierra sea más intensa que la del Sol. Si un objeto tiene su órbita enteramente contenida en esta esfera, podrá orbitar de forma estable, mientras que si parte de su órbita está fuera de la esfera de Hill, en esa región el satélite se verá más atraído por el Sol y dejará de orbitar a la Tierra.

El tamaño de esta esfera depende por supuesto de la masa del planeta para el que se calcule, pero también de su distancia al Sol. Por ejemplo, para Venus y la Tierra, que tienen un tamaño y masa muy similares, sus esferas de Hill tienen tamaños considerablemente diferentes. Para Venus esta región tiene un radio de aproximadamente un millón de kilómetros, mientras que para la Tierra casi alcanza el millón y medio de kilómetros. Esto también tiene como consecuencia que el radio de la esfera de Hill sea más del doble de grande para Neptuno que para Júpiter, a pesar de que el segundo sea 18 veces más masivo que el primero. También, la esfera de Hill de Plutón o Eris es más de cuatro veces la de la Tierra, a pesar de que estos cuerpos tengan una masa de aproximadamente un 0,3% de la masa terrestre.

La esfera de Hill no solo se puede calcular para un planeta, sino también para sus satélites. De esta forma podemos calcularla para la Luna, obteniendo con ello la región alrededor del satélite que podría albergar subsatélites con órbitas estables. Para nuestra Luna tendría un tamaño de aproximadamente un sexto de la distancia entre Tierra y Luna, unos 60000 kilómetros. Por tanto cualquier objeto que orbite entre esta distancia y el límite de Roche de la Luna, y que no fuera demasiado grande como para que su gravedad hiciera necesario introducirlo en los cálculos, podría tener una órbita estable.

Por supuesto, cuanto más cerca del límite de la esfera de Hill estuviera ese posible satélite, más susceptible será de que cualquier perturbación (introducida por la colisión con otro cuerpo menor o por la propia influencia de Júpiter o Saturno) lo saque de la esfera y de la órbita estable. Por tanto la mejor distancia para una subluna de nuestra Luna sería de entre 10000 y 20000 kilómetros. Esto puede parecer demasiado próximo pero la realidad es que los satélites de Marte, Fobos y Deimos, orbitan a estas distancias del planeta rojo. Además, Urano y Neptuno tienen ambos satélites de decenas de kilómetros de tamaño orbitando a menos de 50000 kilómetros de su superficie, distancia relativamente menor, dados sus tamaños.

Por tanto la respuesta a la pregunta que da título a este artículo es que sí, que la Luna perfectamente podría tener un satélite y que si no lo tiene es porque son demasiadas las variables involucradas y muchas las coincidencias que deben acumularse para que esto ocurra. En cuanto a subsatélites naturales, por lo menos, porque la Luna tiene desde hace casi 13 años un subsatélite artificial, el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, que orbita a apenas unas decenas de kilómetros sobre la superficie de nuestro satélite.

Toda la discusión hecha aquí para nuestra Luna puede extenderse a otros satélites del Sistema Solar. Cuando más grande sea este y más lejos orbite de su planeta, más grande será su esfera de Hill y más facilidad tendrá para poder albergar órbitas estables a su alrededor. Satélites como Calisto o Himalia (Júpiter), Titán o Japeto (Saturno) y Nereida (Neptuno) podrían cumplir ambas características. Sin embargo, que finalmente posean algún cuerpo menor orbitando a su alrededor dependerá en gran medida de la suerte.

REFERENCIAS:

M.S. Tiscareno et al, 2010, Cassini imaging search rules out rings around Rhea, Geophys. Res. Lett., 37, L14205, doi:10.1029/2010GL043663
José Luis Oltra de perfil

José Luis Oltra (Cuarentaydos)

Soy físico de formación y viajero de vocación. Divulgo ciencia allí donde me lo permiten, aunque principalmente en youtube y tiktok bajo el nombre de Cuarentaydos. Por aquí me verás hablando de la física del universo, desde las galaxias y estrellas más grandes hasta las partículas subatómicas que las componen.

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