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Las cuatro pequeñas lunas de Plutón pueden no haber nacido al mismo tiempo que su hermano mayor, Caronte., Mientras que estudios anteriores predijeron que los cinco satélites naturales surgieron de Plutón después de que un impacto gigante se estrellara contra el planeta enano, nuevas investigaciones sugieren que una segunda colisión posterior podría haber formado los satélites más pequeños.

la investigación, realizada por Benjamin Bromley (Universidad de Utah) y Scott Kenyon (Centro de Astrofísica, Harvard & Smithsonian), aparece en el August Astronomical Journal (preprint completo aquí).

haciendo lunas

Caronte fue visto por primera vez en 1978., La luna es tan grande en comparación con su planeta que el Centro de gravedad de la pareja está fuera de Plutón, lo que lleva a muchos a referirse a los dos como un sistema binario. Las cuatro lunas más pequeñas del sistema — Styx, Nix, Kerebos e Hydra — no fueron descubiertas hasta 2006, después de que la misión New Horizons de la NASA ya había comenzado su viaje de una década al sistema solar exterior.

ya en la década de 1980, los investigadores habían sugerido que Caronte se unió después de que un objeto chocara contra Plutón. Otras simulaciones sugirieron que las cuatro lunas más pequeñas podrían ser desechos del mismo impacto. Pero hubo algunos problemas con este último escenario.,

«Si las pequeñas lunas se formaran con Plutón y Caronte, entonces tendrían problemas para sobrevivir a los cambiantes tirones gravitacionales cuando Plutón y Caronte se asentaron fuera de su origen dramático», explica Bromley. Las fuertes interacciones de marea de la pareja los separaron lentamente después de su formación y circularizaron sus órbitas. «El impacto de esta danza hacia afuera — y sus empujones y tirones gravitacionales — habría despejado la región donde se encuentran algunas de las lunas hoy en día», agrega Bromley.,Mark Showalter, miembro del equipo de New Horizons, quien dirigió la campaña de observación que descubrió dos de las lunas pero no participó en el estudio actual, lo puso en términos simples: «es difícil conseguir el material allí y es difícil mantenerlo allí.»

estimulado en parte por las nuevas observaciones, Bromley decidió explorar si los cuatro satélites podrían haber nacido en un segundo smashup., Trabajando con Kenyon, Bromley descubrió que un impactador de al menos 1018 kilogramos, aproximadamente 1.000 veces menos masivo que Plutón o Caronte, podría haber tallado las cuatro lunas de la superficie de uno de los mundos binarios.

«esto parece una solución elegante a los problemas con los modelos anteriores», dice Showalter.

«una solución elegante»

durante muchos años, los dos mundos en órbita cercana aparecieron como un solo objeto, hasta que el astrónomo James Christy se dio cuenta de que Plutón parecía alargado en algunas imágenes, y que la elongación cambió de dirección durante el período de rotación de Plutón.,

Plutón y Caronte son aproximadamente del mismo tamaño tanto en radio como en masa, pero cuando New Horizons voló en 2015, reveló que los dos mundos son bastante diferentes. Mientras Plutón está cubierto de hielo de metano, Caronte es en su mayoría roca, con solo una mancha de hielo rojo en su superficie. Partes de Plutón tenían pocos cráteres, lo que sugiere que su superficie continúa evolucionando mucho después de que los científicos pensaran que se habría ido a dormir. Caronte, por otro lado, cuenta con un paisaje lleno de cráteres probablemente tan antiguo como el propio sistema solar.,

New Horizons también tuvo una breve visión de las cuatro pequeñas lunas, revelando sus giros rápidos y orientaciones inusuales.

intrigados, Bromley y Kenyon decidieron volver a investigar el modelo clásico que requería que las cinco lunas se formaran a partir del mismo impacto. El nacimiento de las lunas pequeñas requiere un impacto que expulse al menos 1018 kilogramos de material de Caronte (similar a la masa del propio impactador), aunque las incertidumbres sobre la composición del impactador y de Caronte afectan la precisión de la estimación., Los investigadores se pusieron a tratar de determinar qué tan grande sería un objeto de este tipo.

rebobinar el sistema solar 4.5 mil millones de años antes de su inicio es un proceso complejo; un solo cambio puede resultar en escenarios completamente nuevos. Así que los investigadores confían en la probabilidad para averiguar lo que más probablemente sucedió.

«se trata de las probabilidades de un impacto, que no son excelentes para empezar», dice Bromley. Eso es porque los objetos más pequeños superan en número a sus hermanos más grandes en el cinturón de Kuiper., Los investigadores también tuvieron que calcular qué cuerpo fue impactado, Caronte o Plutón. El tamaño más grande de Plutón significa que es un objetivo más probable que su luna, pero su tamaño más grande requiere un KBO más grande para tallar la cantidad correcta de material.

los investigadores encontraron que un impacto directo por un objeto de 50 kilómetros (30 millas) era el escenario más probable, aunque una bala bien dirigida de 30 kilómetros podría haber expulsado suficiente material para construir las lunas si golpeaba a Caronte justo.,

buscando signos de un impacto Antiguo

pero si un KBO masivo chocara hace mucho tiempo con rocky Caronte, ¿habría dejado una marca? Los investigadores creen que sí. Bromley dice que él y Kenyon habían encontrado un candidato potencial, el cráter Dorothy de 240 km de diámetro. Aunque el objeto que formó Dorothy probablemente habría sido demasiado pequeño, de solo 20 km de diámetro, la falta de conocimiento sobre el interior de Caronte significa que podría haber sido más grande y no se puede contar completamente.,

Sin embargo, Showalter es un poco escéptico de que la superficie de Caronte muestre signos de tal impacto. «El modelo predice que hubo uno, y solo uno, impacto en Caronte que fue lo suficientemente grande como para formar las lunas pequeñas», dice. Entonces esperaría que hubiera un solo cráter excepcionalmente grande en Caronte, pero ninguno se destaca., «Es un poco difícil decir que la superficie de Caronte realmente proporciona evidencia directa en apoyo de este modelo», dice Showalter. «Aún así, no podemos descartarlo.»

otra preocupación que plantea Showalter es que dos objetos grandes habrían tenido que chocar con el sistema de Plutón, uno para formar Caronte y el segundo para crear las otras lunas, un escenario poco probable. «Como dice el refrán, los rayos no caen dos veces en el mismo lugar», dice. Sin embargo, añade, «en realidad, a veces lo hace.,»

Bromley y Kenyon planean continuar sus investigaciones, y Showalter también dice, » Todavía hay más trabajo por hacer.»