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Lunas de Urano

Imagen en infrarrojo cercano de las seis lunas más grandes y las ocho lunas interiores más grandes de Urano, capturadas por el telescopio espacial James Webb el 4 de septiembre ...

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Imagen en infrarrojo cercano de las seis lunas más grandes y las ocho lunas interiores más grandes de Urano, capturadas por el telescopio espacial James Webb el 4 de septiembre de 2023.

Hay 29 lunas conocidas del planeta Urano . [ 1 ] Las 27 que tienen nombre reciben nombres de personajes que aparecen o se mencionan en las obras de William Shakespeare y en el poema de Alexander Pope, El rapto del rizo . [ 2 ] Las lunas de Urano se dividen en tres grupos: catorce lunas interiores, cinco lunas mayores y diez lunas irregulares . Las lunas interiores y mayores tienen órbitas progradas y se clasifican acumulativamente como lunas regulares . Por el contrario, las órbitas de las lunas irregulares son distantes, muy inclinadas y mayoritariamente retrógradas .

Las lunas interiores son pequeños cuerpos oscuros que comparten propiedades y orígenes comunes con los anillos de Urano . Las cinco lunas principales son elipsoidales, lo que indica que alcanzaron el equilibrio hidrostático en algún momento de su pasado (y podrían seguir en equilibrio), y cuatro de ellas muestran signos de procesos internos como la formación de cañones y vulcanismo en sus superficies. [ 3 ] La mayor de estas cinco, Titania , tiene 1578  km de diámetro y es la octava luna más grande del Sistema Solar, aproximadamente una vigésima parte de la masa de la Luna de la Tierra . Las órbitas de las lunas regulares son casi coplanares con el ecuador de Urano, que está inclinado 97,77° con respecto a su órbita. Las lunas irregulares de Urano tienen órbitas elípticas y fuertemente inclinadas (en su mayoría retrógradas) a grandes distancias del planeta. [ 4 ]

William Herschel descubrió las dos primeras lunas, Titania y Oberón , en 1787. Las otras tres lunas elipsoidales fueron descubiertas en 1851 por William Lassell ( Ariel y Umbriel ) y en 1948 por Gerard Kuiper ( Miranda ). [ 2 ] Es posible que estas cinco se encuentren en equilibrio hidrostático . Las lunas restantes fueron descubiertas después de 1985, ya sea durante la misión de sobrevuelo de la Voyager 2 o con la ayuda de telescopios terrestres avanzados. [ 3 ] [ 4 ]

Descubrimiento

Las dos primeras lunas descubiertas fueron Titania y Oberón , avistadas por Sir William Herschel el 11 de enero de 1787, seis años después de haber descubierto el planeta. Posteriormente, Herschel creyó haber descubierto hasta seis lunas (véase más abajo) y quizás incluso un anillo. Durante casi 50  años, el instrumento de Herschel fue el único con el que se habían observado las lunas. [ 5 ] En la década de 1840, mejores instrumentos y una posición más favorable de Urano en el cielo propiciaron avistamientos esporádicos de satélites adicionales a Titania y Oberón. Finalmente, las dos siguientes lunas, Ariel y Umbriel , fueron descubiertas por William Lassell en 1851. [ 6 ] El sistema de numeración romana de las lunas de Urano estuvo en constante cambio durante un tiempo considerable, y las publicaciones dudaron entre las designaciones de Herschel (donde Titania y Oberón son Urano II y IV) y las de William Lassell (donde a veces son I y II). [ 7 ] Con la confirmación de Ariel y Umbriel, Lassell numeró las lunas del I al IV desde Urano hacia afuera, y esta numeración finalmente se mantuvo. [ 8 ] En 1852, el hijo de Herschel, John Herschel, dio nombre a las cuatro lunas entonces conocidas. [ 9 ]

No se realizaron otros descubrimientos durante casi otro siglo. En 1948, Gerard Kuiper, del Observatorio McDonald, descubrió Miranda , la más pequeña y la última de las cinco grandes lunas esféricas . [ 9 ] [ 10 ] Décadas después, el sobrevuelo de la sonda espacial Voyager 2 en enero de 1986 condujo al descubrimiento de otras diez lunas interiores. [ 3 ] Otro satélite, Perdita , fue descubierto en 1999 [ 11 ] por Erich Karkoschka tras estudiar antiguas fotografías de Voyager . [ 12 ]

Urano fue el último planeta gigante sin lunas irregulares conocidas hasta 1997, cuando astrónomos que utilizaban telescopios terrestres descubrieron Sycorax y Calibán . De 1999 a 2003, los astrónomos continuaron la búsqueda de lunas irregulares de Urano utilizando telescopios terrestres más potentes, lo que resultó en el descubrimiento de siete lunas irregulares uranianas más. [ 4 ] Además, dos pequeñas lunas interiores, Cupido y Mab , fueron descubiertas utilizando el Telescopio Espacial Hubble en 2003. [ 13 ] No se reportaron otros descubrimientos hasta 2024, cuando Scott Sheppard y sus colegas anunciaron el descubrimiento de una luna irregular de Urano ( S/2023 U 1 ) a partir de observaciones de 2023 realizadas por el Telescopio Subaru en Mauna Kea, Hawái . [ 14 ] [ 15 ]

En agosto de 2025, un equipo de astrónomos liderado por Maryame El Moutamid en el Instituto de Investigación del Suroeste anunció el descubrimiento de una nueva luna interior de Urano ( Urano XXVIII ) en imágenes del Telescopio Espacial James Webb de febrero de 2025. No había sido detectada antes por la Voyager 2 ni por el Telescopio Espacial Hubble porque era demasiado pequeña y tenue. [ 1 ] [ 16 ]

lunas falsas

Tras el descubrimiento de Titania y Oberón por Herschel el 11 de enero de 1787, este creyó haber observado otras cuatro lunas: dos el 18 de enero y el 9 de febrero de 1790, y dos más el 28 de febrero y el 26 de marzo de 1794. Durante muchas décadas se creyó que Urano tenía un sistema de seis satélites, aunque ningún otro astrónomo confirmó la existencia de estas cuatro últimas lunas. Sin embargo, las observaciones de Lassell en 1851, en las que descubrió Ariel y Umbriel , no respaldaron las de Herschel; Ariel y Umbriel, que Herschel sin duda debería haber visto si hubiera observado algún satélite además de Titania y Oberón, no coincidían en sus características orbitales con ninguno de los cuatro satélites adicionales que Herschel había descubierto. Se creía que los cuatro satélites espurios de Herschel tenían períodos siderales de 5,89 días (en el interior de Titania), 10,96 días (entre Titania y Oberón), 38,08 días y 107,69 días (en el exterior de Oberón). [ 17 ] Por lo tanto, se concluyó que los cuatro satélites de Herschel eran espurios, probablemente debido a la identificación errónea de estrellas débiles en las proximidades de Urano como satélites, y el mérito del descubrimiento de Ariel y Umbriel se le atribuyó a Lassell. [ 18 ]

Nombres

Aunque las dos primeras lunas de Urano se descubrieron en 1787, no recibieron nombre hasta 1852, un año después del descubrimiento de otras dos. La responsabilidad de nombrarlas recayó en John Herschel , hijo del descubridor de Urano. En lugar de asignar nombres de la mitología griega , Herschel nombró a las lunas en honor a espíritus mágicos de la literatura inglesa : las hadas Oberón y Titania de Sueño de una noche de verano de William Shakespeare , y la sílfide Ariel y el gnomo Umbriel de El rapto del rizo de Alexander Pope (Ariel también es un espíritu en La tempestad de Shakespeare ). [ 19 ] No se sabe con certeza si John Herschel fue quien ideó los nombres, o si fue William Lassell (quien descubrió a Ariel y Umbriel) quien los eligió y le pidió permiso a Herschel. [ 20 ]

Los nombres posteriores, en lugar de continuar con el tema de los espíritus etéreos (solo Puck y Mab continuaron con la tendencia), se han centrado en el material de origen de Herschel. En 1949, la quinta luna, Miranda , fue nombrada por su descubridor Gerard Kuiper en honor a un personaje completamente mortal de La tempestad de Shakespeare . [ 9 ] La práctica actual de la IAU es nombrar las lunas en honor a personajes de las obras de Shakespeare y El rapto del rizo (aunque actualmente solo Ariel, Umbriel y Belinda tienen nombres derivados de esta última; todas las demás son de Shakespeare). Las lunas retrógradas exteriores llevan nombres de personajes de una obra, La tempestad ; la única luna prograda exterior conocida, Margaret , lleva el nombre de Mucho ruido y pocas nueces . [ 20 ]

Algunos asteroides , que también reciben su nombre de los mismos personajes shakespearianos, comparten nombres con lunas de Urano: 171 Ofelia , 218 Bianca , 593 Titania , 666 Desdemona , 763 Cupido y 2758 Cordelia .

Características y grupos

Gráfico circular que muestra las masas relativas de las 5 lunas principales (redondeadas) de Urano.

El sistema de satélites de Urano es el menos masivo entre los de los planetas gigantes . De hecho, la masa combinada de los cinco satélites principales es menos de la mitad de la de Tritón (la séptima luna más grande del Sistema Solar). [ a ] El mayor de los satélites, Titania , tiene un radio de 788,9  km, [ 22 ] o menos de la mitad del de la Luna , pero ligeramente mayor que el de Rea , la segunda luna más grande de Saturno , lo que convierte a Titania en la octava luna más grande del Sistema Solar . Urano es aproximadamente 10 000  veces más masivo que sus lunas. [ b ]

lunas interiores

Esquema del sistema de anillos lunares de Urano, excluyendo Urano XXVIII , que era desconocido en el momento del dibujo.

A partir de 2026 , se sabe que Urano tiene 14 lunas interiores, cuyas órbitas se encuentran dentro de la de Miranda . [ 13 ] Algunas de las lunas interiores se clasifican en dos grupos según distancias orbitales similares: estos son el grupo Portia, que incluye las seis lunas Bianca , Cressida , Desdemona , Juliet , Portia y Rosalind ; y el grupo Belinda, que incluye las tres lunas Cupid , Belinda y Perdita . [ 13 ] [ 23 ] Urano XXVIII , que orbita entre Ophelia y Bianca, no se clasifica en ninguno de estos grupos. [ 24 ] Todas las lunas interiores están íntimamente conectadas con los anillos de Urano , que probablemente resultaron de la fragmentación de una o varias lunas interiores pequeñas. [ 25 ] Las dos lunas más internas, Cordelia y Ofelia, son pastoras del anillo ε de Urano, mientras que la pequeña luna Mab es una fuente del anillo μ más externo de Urano. [ 13 ] Puede haber dos pequeñas  lunas pastoras adicionales (de 2 a 7 km de radio) aún no descubiertas, ubicadas a unos 100  km al exterior de los anillos α y β de Urano . [ 26 ]

Con 162  km, Puck es la mayor de las lunas interiores de Urano y la única fotografiada por la Voyager  2 con cierto detalle. Puck y Mab son los dos satélites interiores más externos de Urano. Todas las lunas interiores son objetos oscuros; su albedo geométrico es inferior al 10 %. [ 27 ] Están compuestas de hielo de agua contaminado con un material oscuro, probablemente materia orgánica procesada por radiación. [ 28 ]

Las lunas interiores se perturban constantemente entre sí, especialmente dentro de los grupos de Portia y Belinda, que se encuentran muy juntos. El sistema es caótico y aparentemente inestable. [ 29 ] Las simulaciones muestran que las lunas pueden perturbarse entre sí hasta cruzar sus órbitas, lo que eventualmente podría resultar en colisiones entre ellas. [ 13 ] Desdemona podría colisionar con Cressida en el próximo millón de años, [ 30 ] y Cupid probablemente colisionará con Belinda en los próximos 10 millones de años; Perdita y Juliet podrían estar involucradas en colisiones posteriores. [ 31 ] Debido a esto, los anillos y las lunas interiores podrían estar bajo un flujo constante, con lunas que colisionan y se reacrecionan en escalas de tiempo cortas. [ 31 ]

Lunas grandes

Urano y sus seis lunas más grandes comparadas en sus tamaños relativos correctos y en el orden adecuado. De izquierda a derecha: Puck , Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberón.

Urano tiene cinco lunas principales : Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberón . Sus diámetros varían desde 472  km para Miranda hasta 1578  km para Titania. [ 22 ] Todas estas lunas son objetos relativamente oscuros: su albedo geométrico varía entre 30 y 50%, mientras que su albedo de Bond está entre 10 y 23%. [ 27 ] Umbriel es la luna más oscura y Ariel la más brillante. Las masas de las lunas varían desde 6,7 × 10 19 kg (Miranda) hasta 3,5 × 10 21 kg (Titania). En comparación, la Luna tiene una masa de 7,5 × 10 22 kg. [ 32 ] Se cree que las lunas principales de Urano se formaron en el disco de acreción , que existió alrededor de Urano durante algún tiempo después de su formación o resultó de un gran impacto sufrido por Urano al principio de su historia. [ 33 ] [ 34 ] Esta visión está respaldada por su gran inercia térmica , una propiedad superficial que comparten con planetas enanos como Plutón y Haumea . [ 35 ] Difiere fuertemente del comportamiento térmico de las lunas irregulares de Urano que es comparable a los objetos transneptunianos clásicos . [ 36 ] Esto sugiere un origen separado.         

Modelos de las Lunas (Ariel, Umbriel, Titania, Oberón, Miranda) (4 de mayo de 2023)

Todas las lunas principales están compuestas aproximadamente por cantidades iguales de roca y hielo, excepto Miranda, que está hecha principalmente de hielo. [ 37 ] El componente de hielo puede incluir amoníaco y dióxido de carbono . [ 38 ] Sus superficies están fuertemente craterizadas, aunque todas ellas (excepto Umbriel) muestran signos de renovación endógena de la superficie en forma de lineamientos (cañones) y, en el caso de Miranda, estructuras ovoides parecidas a pistas de carreras llamadas coronas . [ 3 ] Los procesos extensionales asociados con diapiros ascendentes son probablemente responsables del origen de las coronas. [ 39 ] Ariel parece tener la superficie más joven con la menor cantidad de cráteres de impacto, mientras que la de Umbriel parece la más antigua. [ 3 ] Se cree que una resonancia orbital pasada de 3:1 entre Miranda y Umbriel y una resonancia pasada de 4:1 entre Ariel y Titania son responsables del calentamiento que causó una actividad endógena sustancial en Miranda y Ariel. [ 40 ] [ 41 ] Una prueba de dicha resonancia pasada es la inclinación orbital inusualmente alta de Miranda (4,34°) para un cuerpo tan cercano al planeta. [ 42 ] [ 43 ] Las lunas más grandes de Urano pueden estar diferenciadas internamente, con núcleos rocosos en sus centros rodeados por mantos de hielo . [ 37 ] Titania y Oberón pueden albergar océanos de agua líquida en el límite núcleo/manto. [ 37 ] Las lunas principales de Urano son cuerpos sin atmósfera. Por ejemplo, se demostró que Titania no posee atmósfera a una presión mayor de 10–20 nanobares. [ 44 ] 

La trayectoria del Sol en el cielo local a lo largo de un día local durante el solsticio de verano de Urano y sus lunas principales es bastante diferente de la que se observa en la mayoría de los demás mundos del Sistema Solar . Las lunas principales tienen casi exactamente la misma inclinación axial rotacional que Urano (sus ejes son paralelos al de Urano). [ 3 ] El Sol parecería seguir una trayectoria circular alrededor del polo celeste de Urano en el cielo, en su punto más cercano a unos 7 grados de él, [ c ] durante el verano hemisférico. Cerca del ecuador, se vería casi directamente al norte o directamente al sur (dependiendo de la estación). En latitudes superiores a 7°, el Sol trazaría una trayectoria circular de unos 15 grados de diámetro en el cielo, y nunca se pondría durante el verano hemisférico, moviéndose a una posición sobre el ecuador celeste durante el equinoccio uraniano, y luego invisible bajo el horizonte durante el invierno hemisférico.

lunas irregulares

Las lunas irregulares de Urano varían en tamaño desde 120 a 200  km ( Sycorax ) hasta menos de 10  km ( S/2023 U 1 ). [ 45 ] Debido al pequeño número de lunas irregulares uranianas conocidas, aún no está claro cuáles de ellas pertenecen a grupos con características orbitales similares. El único grupo conocido entre las lunas irregulares de Urano es el grupo Calibán, que se agrupa en distancias orbitales entre 6 y 7 millones de km (3,7 y 4,3 millones de millas) e inclinaciones entre 141° y 144°. [ 15 ] El grupo Calibán incluye tres lunas retrógradas: Calibán , S/2023 U 1 y Stephano . [ 15 ]    

Las inclinaciones intermedias 60° < i < 140° carecen de lunas conocidas debido a la inestabilidad de Kozai . [ 4 ] En esta región de inestabilidad, las perturbaciones solares en el apoapsis hacen que las lunas adquieran grandes excentricidades que conducen a colisiones con satélites interiores o eyecciones. La vida útil de las lunas en la región de inestabilidad es de 10  millones a mil millones de años. [ 4 ] Margaret es la única luna prograda irregular conocida de Urano, y tiene una de las órbitas más excéntricas de cualquier luna en el Sistema Solar.

Las órbitas de las lunas irregulares de Urano vistas desde tres perspectivas diferentes. Las lunas irregulares con órbita directa están coloreadas de azul, las lunas irregulares con órbita retrógrada de rojo y las lunas regulares de magenta. Datos actualizados a 2026.

Lista de lunas

Diagrama orbital de la inclinación orbital y las distancias orbitales de los anillos y el sistema lunar de Urano a diferentes escalas. Abra la imagen para verla en alta resolución.

Las lunas de Urano se enumeran aquí por período orbital, del más corto al más largo. Las lunas lo suficientemente masivas como para que sus superficies se hayan colapsado en un esferoide se resaltan en azul claro y en negrita. Las lunas interiores y mayores tienen órbitas progradas . Las lunas irregulares con órbitas retrógradas se muestran en gris oscuro. Margaret, la única luna irregular conocida de Urano con una órbita prograda, se muestra en gris claro. Las órbitas y las distancias medias de las lunas irregulares son variables en escalas de tiempo cortas debido a las frecuentes perturbaciones planetarias y solares , por lo tanto, los elementos orbitales enumerados de todas las lunas irregulares son promediados sobre una integración numérica de 10 000 años por Sheppard et al. (2024). Estos pueden diferir de los elementos orbitales osculadores proporcionados por otras fuentes. [ 46 ] Los elementos orbitales de las lunas interiores enumeradas aquí se basan en la época del 1 de enero de 2025; los de las lunas mayores se basan en la época del 1 de enero de 2000; mientras que los elementos orbitales de los satélites irregulares se basan en la época del 1 de enero de 2020. [ 47 ] [ 48 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ La masa de Tritón es de aproximadamente 2,14 × 10 22  kg, [ 21 ] mientras que la masa combinada de las lunas de Urano es de aproximadamente 0,92 × 10 22  kg.
  2. ↑ Masa de Urano: 8,681 × 10²⁵kg / Masa de las lunas de Urano : 0,93 ×10²²kg    
  3. ↑ La inclinación axial de Urano es de 97°. [ 3 ]
  4. ↑ La etiqueta se refiere al número romano atribuido a cada luna en orden de su descubrimiento. [ 2 ]
  5. ↑ Los diámetros con múltiples entradas como " 60 × 40 × 34 " reflejan que el cuerpo no es un esferoide perfecto y que cada una de sus dimensiones se ha medido con suficiente precisión. Los diámetros y dimensiones de Miranda, Ariel, Umbriel y Oberón se tomaron de Thomas, 1988. [ 22 ] El diámetro de Titania es de Widemann, 2009. [ 44 ] Las dimensiones y radios de las lunas interiores son de Karkoschka, 2001, [ 12 ] excepto Cupido, Mab y Urano XXVIII. Los radios de Cupido y Mab se tomaron de Showalter, 2006. [ 13 ] Las dimensiones de Urano XXVIII son una estimación calculada. Los radios de las lunas exteriores excepto Sycorax, Calibán y S/2023 U 1 se tomaron del sitio web de Sheppard. [ 45 ] Los radios de Sycorax y Caliban son de Farkas-Takács et al., 2017. [ 36 ] Las dimensiones de S/2023 U 1 son una estimación calculada.
  6. ↑ Las masas de Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania y Oberón se tomaron de Jacobson y Park, 2025. [ 47 ] Las masas de Cordelia, Ofelia y Cressida se tomaron de French, 2024. [ 50 ] Las masas de todas las demás lunas se calcularon asumiendo una densidad de 1 g/cm³ y utilizando radios dados.
  7. 1 2 3 4 Las órbitas medias de los satélites interiores e irregulares, excepto Puck, se obtienen de JPL Small System Dynamics, [ 48 ] mientras que las órbitas medias de las cinco lunas principales y Puck se obtienen de Jacobson & Park (2025). [ 47 ]
  8. ↑ Los periodos orbitales negativos indican una órbita retrógrada alrededor de Urano (opuesta a la órbita del planeta). Los periodos orbitales de los satélites irregulares pueden no coincidir con sus semiejes mayores debido a perturbaciones.
  9. ↑ Las inclinaciones mayores de 90° son retrógradas. Las inclinaciones orbitales de los satélites interiores, excepto Puck, se miden con respecto a sus planos de Laplace . Para los satélites principales y Puck, la inclinación mide el ángulo entre el plano orbital de la Luna y el plano definido por el ecuador de Urano. Para los satélites irregulares, la inclinación mide el ángulo entre el plano orbital de la Luna y la eclíptica.

Referencias

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