¿Podría una segunda luna troyana orbitar la Tierra, como una segunda luna que orbita la Tierra desde la misma distancia que nuestra luna?

Esta es la esencia básica de nuestra luna: tiene un cuarto del ancho y un octavo de la gravedad de la Tierra, es rocosa, no tiene atmósfera y orbita la Tierra desde una distancia de aproximadamente 240,000 millas.

Es una especie de tropo hacer la pregunta: "¿Qué pasa si la Tierra tiene dos lunas?" Sin embargo, esta pregunta se refiere a una segunda luna del mismo tamaño exacto que la primera luna que orbita la Tierra desde exactamente la misma distancia que la primera luna. En resumen, un troyano. En esta pregunta, nuestra luna está situada entre los puntos lagrangianos L1 y L2 y la segunda luna en L3. En cuanto a la estabilidad, ¿podría ser estable este arreglo orbital a largo plazo?

Si coloca la luna en otro lugar que no sean los puntos de lagrange de 2 cuerpos, cambie con la nueva ubicación, suponiendo que la ubicación tenga sentido gravitacionalmente. Pero... 3 o más cuerpos nunca son estables a largo plazo. Esta ya puede ser la respuesta?
No, es inestable. Incluso cuando hay algunas soluciones estables para el problema de los 3 cuerpos, si recuerdas la forma potencial en que se formó la luna, toda la basura después de la colisión, la colisión épica, desapareció hace mucho tiempo, no quedan rastros.
Además, la cancelación de las fuerzas gravitatorias de los 2 cuerpos principales en los puntos L solo funciona para una tercera masa muy pequeña, despreciable en comparación. Una tercera masa del tamaño de una luna propiamente dicha y las cosas vuelven a ponerse caóticas.
En L3 no orbitará la Tierra, coorbitaría el Sol con la Tierra
Mientras que todos los cuerpos orbitan alrededor del sol, en tierra-luna L3 orbitaría la tierra con la luna. Correcto ? L3 es intrínsecamente inestable de todos modos.
¿"Puntos lagrangianos" de qué sistema? ¿Tierra-Luna, Tierra-Sol? El punto de Lagrange L3 del sistema Tierra-Sol está al otro lado del Sol... (Si te refieres a una especie de anti-Luna al otro lado de la Tierra, entonces considera qué es exactamente lo que cancela la atracción gravitacional entre la Luna Uno y Luna Dos.)
L1, L2 y L3 ni siquiera son estables a corto plazo, y mucho menos a largo plazo. La NASA tiene algunas naves espaciales en L1 y L2: L1 es bueno para ver el sol, L2 para la astronomía del espacio profundo, pero tienen que usar maniobras activas para permanecer allí. Según la NASA, son inestables a los ~23 días: solarsystem.nasa.gov/resources/754/what-is-a-lagrange-point
@jamesqf también giran alrededor del punto real de Lagrange en lo que (con tierra fija) aparecería como una zona de elipse. El punto es tan malditamente difícil de alcanzar. Como aterrizar un airbus en una aguja.
@Trish: No, no es que los puntos sean difíciles de alcanzar, es que son inherentemente inestables. Una vez que te alejas del punto en la más mínima cantidad (y cosas como el viento solar y la presión de la luz aseguran que lo harás), el potencial gravitacional asegura que seguirás alejándote. Es como tratar de mantener el equilibrio en la punta de una aguja. L4 y L5 son diferentes, por lo que puede tener órbitas estables a su alrededor. Vea el enlace, un artículo de Wikipedia o cualquiera de la multitud de otros enlaces.

Respuestas (2)

Hay muchos puntos erróneos en su razonamiento.

En primer lugar, si un cuerpo está en el punto L3 del sistema Tierra-Sol, está girando alrededor del Sol a lo largo de la misma órbita de la Tierra, por lo que no puede ser una segunda Luna.

Además, L3 está mucho más lejos que la Luna de la Tierra, que también es uno de tus requisitos.

Por último, pero no menos importante, para responder a su pregunta sobre la estabilidad

El Sol-Tierra L3 es inestable y no podría contener un objeto natural, grande o pequeño, por mucho tiempo. Esto se debe a que las fuerzas gravitatorias de los otros planetas son más fuertes que las de la Tierra (Venus, por ejemplo, se acerca a 0,3 AU de este L3 cada 20 meses).

Si, por casualidad, te refieres a L3 del sistema Tierra-Luna, se mantendrá la misma consideración: las fuerzas inducidas por la primera Luna (que colocas en algún lugar entre L1 y L2) y el Sol perturbarían rápidamente cualquier cuerpo que esté en L3.

No sé, tal vez un último clavo en el cubo, la órbita de la luna en sí misma no es particularmente estable, se aleja 6 cm al año, si no recuerdo mal. Así que otra fuente de perturbaciones. Lo que puede parecer extraño en el modelo idealista, en el que opera OP, y en el que puede parecer razonable tener otro cuerpo opuesto para orbitar, pero en realidad la luna orbita al sol, y su órbita está influenciada por la tierra en aproximadamente un 20%.
@MolbOrg: Se aleja porque la Tierra no está bloqueada por mareas ni es un cuerpo rígido; de lo contrario, es bastante estable: ha estado orbitando la Tierra durante miles de millones de años. (La Tierra no está bloqueada por las mareas de la Luna; las fuerzas de marea de la Luna flexionan la Tierra, produciendo fricción, lo que disipa la energía de rotación, lo que ralentiza la rotación de la Tierra; el momento angular tiene que ir a alguna parte, y entra en el sistema Tierra-Luna, ampliándose la órbita.)

Un pequeño asteroide podría orbitar la Tierra a la distancia de la Luna en el punto L4, 60 grados por delante de la Luna, o en el punto L5, 60 grados por detrás de la Luna. Las órbitas en los puntos L4 o L5 se denominan órbitas troyanas.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_point[1]

Los puntos lunares L4 y L5 también se consideran puntos estables para hábitats espaciales artificiales, lo que explica el nombre de la Sociedad L5.

https://en.wikipedia.org/wiki/L5_Society[2]

Pero tengo la impresión que en los obitos troyanos el objeto principal, en este caso la Tierra, debe tener muchas veces la masa del objeto secundario, en este caso la Luna, que a su vez tiene que tener muchas veces la masa del objeto terciario en el punto L4 o l5.

Hasta donde yo sé, los únicos objetos en los puntos L4 y L5 de la Luna son concentraciones de polvo interplanetario llamadas nubes de Kordylewski, tan débiles que, aunque se detectaron por primera vez en 1956, no se confirmaron hasta 2018. Su masa debe ser mínima en comparación. a la de la Luna.

Quizás la Tierra podría tener dos lunas de igual masa en la misma órbita, separadas 60 grados, una luna en el punto L4 60 grados delante de la otra, y la otra luna en la posición L5 6 grados detrás de la otra. Pero no sé si tal situación sería estable, y no conozco ejemplos de tal situación.

Se ha afirmado que dos planetas con masa similar podrían permanecer estables en la misma órbita si estuvieran separados por 60 grados.

Dos planetas con masas similares también pueden compartir la misma órbita si orbitan a 60 grados de distancia. Esto significa que cada uno está en el punto de Lagrange L4/L5 del otro. Este tipo de configuración surge de nuestras simulaciones por computadora, y esperamos encontrar una de estas configuraciones entre los sistemas de exoplanetas.

https://planetplanet.net/2020/11/19/cohortes/[3]

Si eso es correcto, dos lunas de masa idéntica también deberían poder compartir la misma órbita, separadas 60 grados.

Aqui esta alguna informacion adicional.

El blog PlanetPlanet tiene un conjunto de publicaciones llamado The Ultimate Solar System, que diseña sistemas solares que tienen tantos planetas habitables como sea posible.

The post The Ultimate Engineered Solar System diseña un sistema solar que no tiene planetas individuales en cada órbita, sino anillos de planetas en cada órbita.

https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/[4]

Parece que un sistema solar podría tener varios planetas compartiendo la misma órbita, siempre que los planetas tengan la misma masa y estén igualmente espaciados en la órbita. La fuente es este documento:

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S/abstract[5]

Aparentemente, tal anillo de planetas podría ser estable con siete a cuarenta y dos planetas en una sola órbita.

Y lo que es estable para un anillo de planetas alrededor de una estrella también sería estable para un anillo de lunas alrededor de un planeta. Excepto que la gravedad de la estrella sería un factor perturbador.

La Luna tiene una masa de 0,012300 de la masa de la Tierra, y la órbita de la Luna con un semieje mayor de 384.399 kilómetros tendría una circunferencia de aproximadamente 2.415.248,1 kilómetros si fuera circular.

Entonces, si hubiera 7 lunas a la distancia de la Luna y con la misma masa que la Luna, tendrían una masa total de 0.0861 masa terrestre, y estarían separados 51.4285 grados, o alrededor de 345,035.44 kilómetros, en su órbita compartida .

Entonces, si hubiera 42 lunas a la distancia de la Luna y con la misma masa que la Luna, tendrían una masa total de 0.5166 masa terrestre, y estarían separadas 8.5714 grados, o alrededor de 57,505.904 kilómetros, en su órbita compartida. .

En otra publicación, Cohortes of Co-Orbital Planets, se propuso que los arcos de planetas podrían compartir órbitas estables y no necesitaban ser anillos completos.

https://planetplanet.net/2020/11/19/cohortes/[3]

¿Podría una segunda luna troyana orbitar la Tierra, como una segunda luna que orbita la Tierra desde la misma distancia que nuestra luna?
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