Respuestas (LXIX):¿Pueden dos planetas compartir la misma órbita?

¿Y por qué los troyanos se apiñan alrededor de estos puntos en concreto? ¿Es que no tienen permitido acompañar al planeta en la posición que les dé la gana? ¿O es que ahí hay alguien regalando caramelos?

La verdad es que a día de hoy no se ha detectado la presencia de un objeto regalador de caramelos en los puntos de Lagrange, voz cursiva. Lo que pasa es que en un sistema compuesto por tres cuerpos, como el que forman una estrella, un planeta y un asteroide troyano, la posible localización de éste último está limitada por la magnitud del tirón gravitatorio que recibe en todo momento por parte de los otros dos objetos más grandes.

Me explico.

Como comentaba en esta otra entrada sobre la «ingravidez» que experimentan los astronautas en el espacio, una órbita estable es en realidad una caída libre continua en la que, pese a que la fuerza gravitatoria del cuerpo más masivo esté tirando del objeto que da vueltas a su alrededor en todo momento, este último se mueve tan rápido que se aleja de él al mismo ritmo que al que la gravedad lo acerca. El resultado es que, al final, ni se acerca ni se aleja del cuerpo alrededor del cual da vueltas, por lo que termina siguiendo un camino más o menos circular.

Por otro lado, la intensidad del campo gravitatorio de un objeto aumenta de manera cuadrática cuanto más cerca nos encontramos de él. Esto significa que, para mantener una órbita estable, un planeta tiene que desplazarse mucho más deprisa cuanto más cerca se encuentra de su estrella. Por este motivo, si la velocidad de traslación de un planeta se viera alterada, su órbita también cambiaría: si perdiera velocidad, entonces la gravedad de la estrella sería capaz de arrastrar al planeta hacia el interior del sistema solar pero, si su velocidad aumentara, entonces podría sobreponerse al tirón gravitatorio y escaparía hacia una órbita más alejada.

Es por eso que si colocas un asteroide en cualquier punto de la órbita de un planeta, entonces se verá atraído en mayor medida hacia la estrella o hacia el planeta, de manera que no pasará mucho tiempo antes de que uno de los dos termine sacándolo de la órbita o atrayéndolo hacia sí mismo.

Pero en los puntos de Lagrange ocurre algo muy curioso: los campos gravitatorios de la estrella y el planeta influencian al asteroide de tal manera que lo mantienen con la velocidad constante que necesita para adoptar una órbita estable a la misma distancia de la estrella que el planeta en cuestión.

Entonces, ¿quieres decir que las dos fuerzas se anulan y forman una especie de ingravidez?

No, no. Quiero decir que, si eres un asteroide troyano y estás en un punto de Lagrange, mientras el sol (por ejemplo) intenta arrastrarte hacia sistema solar interior, el tirón gravitatorio del planeta con el que compartes órbita te da el empujón (o tirón) que necesitas para que no reduzcas tu velocidad y caigas hacia el sol (o escapes hacia una zona más alejada del sistema solar).

Dicho esto, en nuestro propio sistema solar se han descubierto hasta la fecha unos 6.000 asteroides troyanos que comparten órbita con Júpiter. Si esta cifra tan alta os incomoda, os alegrará saber que se estima que Júpiter podría estar acompañado por más de 1.000.000 de objetos de más de un kilómetro de diámetro.

En verde, los troyanos de Júpiter conocidos. Podéis ver cómo se acumulan alrededor de los puntos L4 y L5 de la órbita. (Fuente)

En comparación, el número de asteroides troyanos descubiertos alrededor del resto de los planetas del sistema solar puede ser bastante decepcionante: el siguiente de la lista, Neptuno, tan sólo tiene 13 troyanos y Marte tiene 7, mientras que Venus y Urano tienen sólo uno.

Pero, claro, también hay que tener en cuenta que el resto de los planetas del sistema solar son mucho menos masivos que Júpiter o se encuentran muy lejos de la Tierra, lo que dificulta la detección de los posibles asteroides pequeños que les acompañan en su camino alrededor del sol.

¿Y qué hay de nosotros? ¿No tenemos ningún troyano que nos haga compañía?

Pues sí, resulta que en 2011 se descubrió que la Tierra tiene también su propio troyano, bautizado con el tipo de nombre poético que a los astrónomos tanto les gusta: 2010 TK7. Se trata de un asteroide de unos 300 metros de diámetro que da vueltas alrededor del sol a una distancia de entre 120 y 180 millones de kilómetros (la órbita de la Tierra tiene un radio de 150 millones de kilómetros) y que se acerca y aleja de la Tierra durante su órbita, pasando del punto L3 al L4 cada 400 años.

De momento esta es la mejor imagen que tenemos de nuestro compañero de viaje. (Fuente)

Pero no os preocupéis, que nuestro querido 2010 TK7 no se va a estrellar contra nosotros porque nunca se acerca a menos de 20 millones de kilómetros de la Tierra.

Muy interesante, de verdad, pero acabo de darme cuenta de que te has vuelto a ir por la tangente. Manuel claramente te estaba hablando de planetas co-orbitales, no de asteroides troyanos insignificantes.

Tienes toda la razón, pero es que hay una diferencia bastante importante entre un planeta y un asteroide: su masa. Y, por tanto, su campo gravitatorio.

En comparación con los planetas con los que comparten órbita, los asteroides tienen una masa diminuta. Esto significa que, mientras la estrella y el planeta influencian la velocidad del asteroide, éste no puede alterar la velocidad del planeta y, por tanto, el sistema alcanza la estabilidad muy fácilmente.

Pero resulta que la cosa se vuelve un poco más complicada en el caso de los planetas troyanos.

En primer lugar, de todos los puntos de Lagrange, los únicos que son estables a largo plazo son los L4 y L5. Un objeto que se encuentre en L1, L2 o L3 (sea un asteroide o un planeta) irá perdiendo velocidad con el tiempo y terminará abandonando la órbita.

Por otro lado, sería un desmadre colocar un segundo planeta en la órbita de otro, porque los dos empezarían a interaccionar gravitacionalmente, alterando sus velocidades y, por tanto, desestabilizando sus órbitas (alguno terminaría precipitándose hacia la estrella o chocarían entre sí, por ejemplo).

Además, hay que tener en cuenta que, en la vida real, las órbitas de los planetas no son perfectamente circulares, ni se encuentran todas exactamente sobre el mismo plano y que la influencia gravitatoria del resto de planetas de un sistema solar hará poco por ayudar a mantener la situación estable.

Si unimos todos estos factores desfavorables descubrimos que, aunque en teoría podrías colocar dos planetas en los puntos exactos de una órbita de manera que pudieran compartirla de manera indefinida, la realidad es que es tan difícil que estas condiciones de den en la naturaleza que se trataría de una situación extremadamente infrecuente. No es de extrañar que, de momento, de los 2.571 sistemas solares que se han descubierto, ninguno de ellos presenta señales de contener planetas que compartan la misma órbita.

Como dato extra, hubo dos ocasiones en la que los astrónomos creyeron haber descubierto un sistema solar que contenía planetas troyanos (en 2011 y en 2015), pero un mejor análisis de los datos reveló que los dos casos fueron errores de interpretación.

Pues k bajon loko.

¡No te deprimas, voz cursiva, que aquí llega el giro argumental!

Es verdad que no hay señales de planetas troyanosen la actualidad, pero es posible que nuestra propia Tierra compartiera órbita con otro planeta poco después de que el sistema solar se formara.

¡¿Pero qué me estás container?!

¿Te acuerdas de aquella entrada en la que comentaba que se cree que la Luna se formó durante la colisión de la Tierra con un cuerpo del tamaño de Marte, hace unos 4.500 millones de años? Pues resulta que este objeto podría haber sido un planeta troyano que compartía órbita con nuestra «proto-Tierra» y que se estrelló contra nosotros precisamente porque la situación se fue inestabilizando a medida que los dos planetas crecían. 

¿Te ha gustado esta manera de terminar la entrada?