"¿Pueden las lunas tener lunas?"

Esta simple pregunta, hecha por el hijo de cuatro años de Juna Kollmeier de Carnegie, comenzó todo. Poco después de esta consulta inicial antes de acostarse, Kollmeier estaba coordinando un programa en el Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) en la Vía Láctea, mientras que su ex compañero de clase Sean Raymond de la Universidad de Bordeaux asistía a un programa paralelo de KITP sobre la dinámica de planetas similares a la Tierra. Después de discutir esta simple pregunta en un seminario, los dos unieron fuerzas para resolverlo. Sus hallazgos son la base de un artículo publicado en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .

El dúo inició una tormenta de fuego en Internet a fines del año pasado cuando publicaron un borrador de su artículo que examina la posibilidad de lunas que orbitan otras lunas en un servidor de preimpresión para manuscritos de física y astronomía.

La conversación en línea se obsesionó con el mejor término para describir tales fenómenos con opciones como lunas lunares y mini lunas que se agregan a la mezcla. Pero la nomenclatura no fue el objetivo de la investigación de Kollmeier y Raymond (aunque tienen preferencia por las sublunas). Bastante, se propusieron definir los parámetros físicos para las lunas que serían capaces de ser orbitadas de manera estable por otras, lunas más pequeñas.

"Los planetas orbitan estrellas y lunas orbitan planetas, así que era natural preguntar si las lunas más pequeñas podrían orbitar a las más grandes, Raymond explicó.

Sus cálculos muestran que solo las lunas grandes en órbitas amplias de sus planetas anfitriones podrían albergar sublunas. Las fuerzas de las mareas tanto del planeta como de la luna actúan para desestabilizar las órbitas de las sublunas que orbitan lunas más pequeñas o lunas más cercanas a su planeta anfitrión.

Descubrieron que cuatro lunas en nuestro propio Sistema Solar son teóricamente capaces de albergar sus propias sublunas satélites. Calisto, la luna de Júpiter, Las lunas de Saturno, Titán y Japeto, y la propia Luna de la Tierra se ajustan a la categoría de un satélite que podría albergar su propio satélite, aunque hasta ahora no se ha encontrado ninguno. Sin embargo, añaden que se necesitan más cálculos para abordar las posibles fuentes de inestabilidad sublunar, como la concentración no uniforme de masa en la corteza de nuestra Luna.

"La falta de sublunas conocidas en nuestro Sistema Solar, incluso orbitando alrededor de lunas que teóricamente podrían soportar tales objetos, puede ofrecernos pistas sobre cómo se formaron nuestros propios planetas y los vecinos, sobre las que aún quedan muchas cuestiones pendientes, "Explicó Kollmeier.

Se cree que las lunas que orbitan alrededor de Saturno y Júpiter nacieron del disco de gas y polvo que rodea a los planetas gigantes gaseosos en las últimas etapas de su formación. Nuestra propia Luna por otra parte, Se cree que se originó a raíz de un impacto gigante entre la Tierra joven y un cuerpo del tamaño de Marte. La falta de sublunas estables podría ayudar a los científicos a comprender mejor las diferentes fuerzas que dieron forma a los satélites que vemos.

Kollmeier agregó:"y, por supuesto, esto podría informar los esfuerzos en curso para comprender cómo evolucionan los sistemas planetarios en otros lugares y cómo nuestro propio Sistema Solar encaja en los miles de otros descubiertos por misiones de búsqueda de planetas ".

Por ejemplo, la posible exoluna recién descubierta que orbita el Kepler 1625b del tamaño de Júpiter tiene la masa y la distancia correctas de su anfitrión para soportar una subluna, Kollmeier y Raymond encontraron. A pesar de que, la inclinación inferida de su órbita podría dificultar la estabilidad de un objeto de este tipo. Sin embargo, detectar una subluna alrededor de una exoluna sería muy difícil.

Dada la emoción que rodea a las búsquedas de exoplanetas potencialmente habitables, Kollmeier y Raymond calcularon que el mejor escenario para la vida en grandes sublunas es alrededor de estrellas masivas. Aunque es extremadamente común, las pequeñas estrellas enanas rojas son tan tenues y sus zonas habitables tan cercanas que las fuerzas de las mareas son muy fuertes y las sublunas (y a menudo incluso las lunas mismas) son inestables.

Finalmente, los autores señalan que una subluna artificial puede ser estable y, por lo tanto, servir como cápsula del tiempo o puesto de avanzada. En una órbita estable alrededor de la Luna, como la del Portal Lunar propuesto por la NASA, una subluna mantendría los tesoros de la humanidad a salvo para la posteridad mucho después de que la Tierra se volviera inadecuada para la vida. Kollmeier y Raymond están de acuerdo en que hay mucho más trabajo por hacer (y diversión) para entender las sublunas (o la falta de ellas) como un registro rocoso de la historia de los sistemas planeta-luna.