Según los estándares terrenales, Titán, la luna de Saturno, es un lugar extraño. Más grande que el planeta Mercurio, Titán está envuelto en una atmósfera espesa (es la única luna en el sistema solar que tiene uno) y cubierto de ríos y mares de hidrocarburos líquidos como metano y etano. Debajo hay una gruesa costra de agua helada, y debajo de eso puede haber un océano de agua líquida que potencialmente podría albergar vida.

Ahora, décadas de mediciones y cálculos han revelado que la órbita de Titán alrededor de Saturno se está expandiendo, es decir, la luna se aleja cada vez más del planeta, a un ritmo unas 100 veces más rápido de lo esperado. La investigación sugiere que Titán nació mucho más cerca de Saturno y migró a su distancia actual de 1,2 millones de kilómetros (alrededor de 746, 000 millas) durante 4.500 millones de años.

Los hallazgos se describen en un artículo que aparece en la revista. Astronomía de la naturaleza el 8 de junio.

"La mayor parte del trabajo anterior había predicho que lunas como Titán o la luna de Júpiter, Calisto, se formaron a una distancia orbital similar a donde las vemos ahora, "dice Jim Fuller de Caltech, profesor asistente de astrofísica teórica y coautor del nuevo artículo. "Esto implica que el sistema lunar de Saturno, y potencialmente sus anillos, se han formado y evolucionado más dinámicamente de lo que se creía ".

Para comprender los conceptos básicos de la migración orbital, podemos mirar a nuestra propia luna. La luna de la Tierra ejerce una pequeña atracción gravitacional sobre el planeta mientras orbita. Esto es lo que causa las mareas:los tirones rítmicos de la luna hacen que los océanos de la Tierra se abulten de un lado a otro. Los procesos de fricción dentro de la tierra convierten parte de esta energía en calor, distorsionando el campo gravitacional de la tierra para que empuje a la luna hacia adelante en su órbita. Esto hace que la luna gane energía y se aleje gradualmente de la tierra, a un ritmo de unos 3,8 centímetros por año. Este proceso es verdaderamente gradual, aunque; La Tierra no "perderá" la luna hasta que tanto la tierra como la luna sean engullidas por el sol en aproximadamente seis mil millones de años.

Titán ejerce un tirón similar sobre Saturno, pero generalmente se piensa que los procesos de fricción dentro de Saturno son más débiles que los de la Tierra debido a la composición gaseosa de Saturno. Las teorías estándar predicen que, por su distancia de Saturno, Titán debería estar migrando a un ritmo lento de como máximo 0,1 centímetros por año. Pero los nuevos resultados contradicen esta predicción.

En el trabajo detallado en el artículo de Nature Astronomy, dos equipos de investigadores utilizaron cada uno una técnica diferente para medir la órbita de Titán durante un período de 10 años. Una técnica, llamado astrometría, produjo mediciones precisas de la posición de Titán en relación con las estrellas de fondo en imágenes tomadas por la nave espacial Cassini. La otra técnica, radiometria, midió la velocidad de Cassini ya que se vio afectada por la influencia gravitacional de Titán.

"Al utilizar dos conjuntos de datos completamente independientes, astrométricos y radiométricos, y dos métodos de análisis diferentes, obtuvimos resultados que están totalmente de acuerdo, "dice el primer autor del estudio, Valéry Lainey anteriormente de JPL (que Caltech administra para la NASA), ahora del Observatorio de París, Universidad PSL. Lainey trabajó con el equipo de astrometría.

Los resultados también están de acuerdo con una teoría propuesta en 2016 por Fuller, quien predijo que la tasa de migración de Titán sería mucho más rápida que la estimada por las teorías de mareas estándar. Su teoría señala que se espera que Titán apriete gravitacionalmente a Saturno con una frecuencia particular que hace que el planeta oscile fuertemente. de manera similar a cómo balancear las piernas en un columpio con el momento adecuado puede llevarlo más y más alto. Este proceso de fuerza de marea se denomina bloqueo por resonancia. Fuller propuso que la alta amplitud de la oscilación de Saturno disiparía mucha energía, lo que a su vez haría que Titán emigrara hacia afuera del planeta a un ritmo más rápido de lo que se pensaba anteriormente. En efecto, las observaciones encontraron que Titán se está alejando de Saturno a una velocidad de 11 centímetros por año, más de 100 veces más rápido de lo que predijeron las teorías anteriores.

"La teoría del bloqueo por resonancia puede aplicarse a muchos sistemas astrofísicos. Ahora estoy haciendo un trabajo teórico para ver si la misma física puede suceder en sistemas estelares binarios, o sistemas de exoplanetas, "dice Fuller.

El artículo se titula "Bloqueo de resonancia en planetas gigantes indicado por la rápida expansión orbital de Titán".