¿Podrían los planetas TRAPPIST-1 tener lunas?

Cito de esa fuente oscura y poco conocida en TRAPPIST-1, Wikipedia:

lunas

Stephen R. Kane, escribiendo en The Astrophysical Journal Letters, señala que es poco probable que los planetas TRAPPIST-1 tengan lunas grandes.[62][63] La Luna de la Tierra tiene un radio del 27 % del de la Tierra, por lo que su área (y la profundidad de su tránsito) es el 7,4 % de la de la Tierra, lo que probablemente se habría observado en el estudio de tránsito si estuviera presente. Es probable que no se hayan detectado lunas más pequeñas de 200 a 300 km (120 a 190 millas) de radio.

A nivel teórico, Kane descubrió que las lunas alrededor de los planetas interiores de TRAPPIST-1 tendrían que ser extraordinariamente densas para ser incluso teóricamente posibles. Esto se basa en una comparación de la esfera de Hill, que marca el límite exterior de la posible órbita de una luna al definir la región del espacio en la que la gravedad de un planeta es más fuerte que la fuerza de marea de su estrella, y el límite de Roche, que representa el distancia más pequeña a la que una luna puede orbitar antes de que las mareas del planeta excedan su propia gravedad y la separen. Estas restricciones no descartan la presencia de sistemas de anillos (donde las partículas se mantienen unidas por fuerzas químicas en lugar de fuerzas gravitatorias). La derivación matemática es la siguiente:

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1 1

https://www.seeker.com/space/planets/trappist-1-planets-have-no-large-moons-study-argues 2

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa6bf2/meta 3

Por lo tanto, en la actualidad se cree que las lunas grandes como Luna probablemente ya se habrían detectado en el sistema TRAPPIST-1, y que es teóricamente improbable que los planetas tan cercanos retengan las lunas que puedan tener durante mucho tiempo.

Se desconoce si tener lunas grandes es necesario para que un planeta sea habitable y tenga vida.

En el caso de planetas que orbitan tan cerca como los del sistema TRAPPIST-1, es posible que sirvan para estabilizar las inclinaciones axiales de los demás y proporcionen mareas, y que esos efectos sean tan buenos como tener lunas grandes.

Ya que:

El sistema es muy plano y compacto. Los siete planetas de TRAPPIST-1 orbitan mucho más cerca de lo que Mercurio orbita alrededor del Sol. A excepción de TRAPPIST-1b, orbitan más lejos que los satélites galileanos alrededor de Júpiter,[41] pero más cerca que la mayoría de las otras lunas de Júpiter. La distancia entre las órbitas de TRAPPIST-1b y TRAPPIST-1c es solo 1,6 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Los planetas deberían aparecer prominentemente en los cielos de los demás, en algunos casos apareciendo varias veces más grandes de lo que parece la Luna desde la Tierra.[40] Un año en el planeta más cercano pasa en solo 1,5 días terrestres, mientras que el año del séptimo planeta pasa en solo 18,8 días.[37][33]

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1 1

Los planetas deberían aparecer como discos visibles en los cielos de los demás con bastante frecuencia, por lo que llenan bastante bien los aspectos visuales de las lunas.

Creo que la respuesta de MA Golding es correcta, pero también está un poco incompleta, porque los exoplanetas del sistema TRAPPIST-1 no son igualmente inadecuados para albergar exolunas. En particular, sus radios orbitales individuales (así como sus masas y composiciones) desempeñan un papel importante a la hora de determinar qué tipo de lunas podrían retener durante largos períodos de tiempo, y algunas son opciones más favorables que otras. Si bien es poco probable que los exoplanetas internos conserven sus lunas, los externos aún pueden tener alguna esperanza.

Kane 2017 realizó un análisis de las posibilidades de las exolunas en el sistema TRAPPIST-1 . Observó dos escalas de longitud características de cada planeta, definidas a partir de su centro: el radio de Hill y el límite de Roche. Fuera del radio de Hill, la estrella finalmente dominará el movimiento de cualquier satélite y lo enviará a una órbita alrededor de la estrella, mientras que dentro del límite de Roche, las fuerzas de marea del planeta desgarrarían una luna. Existe, por tanto, un delicado equilibrio, especialmente en sistemas compactos como TRAPPIST-1.

Para todos los exoplanetas, el radio de Hill es al menos el doble del límite de Roche para composiciones razonables, aumentando hasta unas diez veces el límite de Roche para el planeta más alejado de la estrella, TRAPPIST-1 h. En general, cuanto mayor es la distancia a la estrella, mayor es el rango de densidades posibles para una luna que orbita alrededor de un planeta. Kane produce un gráfico de las regiones de estabilidad (Fig. 2). El sombreado gris claro muestra la zona habitable, mientras que el sombreado gris oscuro muestra regiones que podrían estar dentro de la zona habitable. Las dos curvas son para dos valores diferentes de un determinado parámetro relacionado con el radio de Hill; encima de cada uno hay una región de estabilidad:

A modo de comparación, la densidad de la Luna es de unos 3,3 gramos por centímetro cúbico; La Tierra llega alrededor de 5,5. Esto significa que es poco probable que los dos planetas interiores puedan albergar lunas, pero los cinco exteriores sí. El problema, como señala Kane, es que debemos esperar que las lunas que se formaron tengan densidades bajas. Como escribí en una respuesta reciente , los planetas probablemente migraron desde más lejos en el sistema, moviéndose hacia adentro. Cualquier luna putativa probablemente se habría formado en los tramos exteriores, donde había más materiales de baja densidad, lo que hace que las lunas de alta densidad sean poco probables.

Eso no quiere decir que las lunas de mayor densidad sean imposibles ; También es posible que se formaran pequeñas lunas en el disco protoplanetario durante el proceso de migración y que fueran capturadas por los exoplanetas en interacciones de tres cuerpos. Sin embargo, es un poco menos probable. Sin embargo, suponiendo que las lunas estuvieran en su lugar orbitando los planetas en algún momento, las simulaciones de Allen et al. 2018 indica que podrían permanecer en órbitas estables durante largos períodos de tiempo. En otras palabras, si puede resolver el problema de la formación (o, diablos, simplemente dejar caer las lunas allí), entonces tal vez la mitad de los planetas en el sistema podrían retener lunas después de todo.

... Perdí mi oportunidad. Esos tipos acaban de decir todo. Lo único que podría agregar es que solo los 3 planetas exteriores tienen la posibilidad de tener una luna, y si esperabas una luna hospitalaria, no tienes suerte. Serían demasiado densos y lejos de la estrella. Además, debido al límite de roche y el bloqueo de las mareas (ohhh boy) los 4 planetas más internos... no hay luna.