¿Qué tan "bloqueados" están Plutón y Caronte? ¿Cuánto vale cada uno visto desde el otro?

Discusión a continuación ¿Están todos o algunos de los satélites geoestacionarios bloqueados por mareas con respecto a la Tierra? me hizo pensar en Plutón y Caronte. Según Wikipedia :

Caronte y Plutón orbitan entre sí cada 6,387 días. Los dos objetos están bloqueados gravitacionalmente entre sí, por lo que cada uno mantiene la misma cara hacia el otro. Este es un caso de bloqueo de marea mutuo, en comparación con el de la Tierra y la Luna, donde la Luna siempre muestra la misma cara a la Tierra, pero no al revés. La distancia media entre Caronte y Plutón es de 19.570 kilómetros (12.160 millas). El descubrimiento de Caronte permitió a los astrónomos calcular con precisión la masa del sistema plutoniano y las ocultaciones mutuas revelaron sus tamaños. Sin embargo, ninguno indicó las masas individuales de los dos cuerpos, que solo podían estimarse, hasta el descubrimiento de las lunas exteriores de Plutón a finales de 2005. Los detalles en las órbitas de las lunas exteriores revelaron que Caronte tiene aproximadamente el 12% de la masa de Plutón.

Pregunta: ¿Qué tan "bloqueados" están Plutón y Caronte? ¿Cuánto vale cada uno visto desde el otro? La órbita de Caronte tiene una excentricidad de solo 0,0002 , pero creo que el movimiento de libración aparente total depende de la inclinación orbital y la alineación del eje de rotación de cada cuerpo.

Relacionado con la cuantificación del movimiento de libración lunar:

Para dar una idea de cómo se ve la libración, aquí hay dos GIF de la libración de nuestra Luna de ¿ Quién hace estas fascinantes simulaciones de las fases de la Luna? ¿Y cómo?

Libracion_luna_con_fase_Oct_2007.gif

Fuentes: arriba y abajo

Libracion_luna_con_fase2.gif

Respuestas (3)

Aquí está el resultado obtenido con la biblioteca SPICE de NAIF:

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El gráfico muestra el acimut y la elevación de Caronte visto desde un observador en la superficie de Plutón con posición: latitud = 45° y longitud = 0 (az y el están corregidos por tiempo de luz unidireccional y aberración estelar).

Esta es probablemente una mejor vista:

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No vería ningún cambio en el acimut o la elevación.

EDITAR : los archivos de datos utilizados por SPICE son: "pck00010.tpc" y "plu055.bsp".

pck00010.tpc :
Los términos de la constante del primer meridiano (W0) para Plutón y Caronte son de: Archinal, BA, A'Hearn, MF, Conrad, A., Consolmagno, GJ, Courtin, R., Fukushima, T., Hestroffer, D ., Hilton, JL, Krasinsky, GA, Neumann, G., Oberst, J., Seidelmann, PK, Stooke, P., Tholen, DJ, Thomas, PC y Williams, IP "Erratum to: Reports of the IAU Working Grupo de Coordenadas Cartográficas y Elementos de Rotación: 2006 y 2009".

La orientación del polo norte de Plutón es constante: RA = 132,993°, DEC = -6,163°.

plu055.bsp :
Efemérides de los satélites de Plutón actualizadas para incluir datos de New Horizons. Esta efeméride es la base del trabajo informado en la reunión del DPS de 2015.

+1Muy interesante, gracias! Supongo que esta es la libración geométrica que proviene de los valores que SPICE usa para Caronte para la inclinación (en relación con el ecuador de Plutón) y la excentricidad, que serán muy pequeños. Mi conjetura es que asume que cualquier balanceo residual hacia adelante y hacia atrás después de que comenzó el bloqueo se ha amortiguado hace mucho tiempo, lo que probablemente sea bastante razonable.
Noté que la inclinación y la excentricidad de Caronte enumeradas en Wikipedia son diferentes a las de esta respuesta (que probablemente sean más nuevas; después del sobrevuelo de New Horizons). ¿Puede ver qué valores utiliza SPICE para este gráfico?
@uhoh Se agregó información en "Editar". Para la inclinación y la excentricidad, no están codificados en un archivo, deben calcularse a partir del vector de estado, pero obtengo e = 0.12 para Caronte.
La imagen "Tabla 1" dice "Los elementos orbitales medios (semieje mayor, período orbital, excentricidad e inclinación) para Caronte son plutocéntricos", pero está mal porque si hago los cálculos con el vector de estado baricéntrico de Caronte obtengo e de 0.000057 a 0.000260 (no está claro la época de los elementos en esa tabla).
El GIF de la libración de nuestra Luna elimina el movimiento en el cielo dejando solo la libración (aparente inclinación y balanceo de la superficie debido a la rotación constante pero velocidad orbital e inclinación variables) y la variación en el tamaño debido a la variación en la distancia. ¿Es posible abordar la libración en absoluto? Creo que la variación de azimut de 0,05 grados más algunos triángulos similares en el marco giratorio sugiere aproximadamente la misma cantidad de libración, y la excentricidad da la variación de tamaño aparente, pero aún no estoy seguro.

Aquí hay un artículo con información sobre Plutón y las lunas de Plutón. Creo que gran parte de la información proviene de la misión New Horizons. SA Stern, el IP de New Horizons, figura como autor principal.

Aquí hay una captura de pantalla de la parte superior de la página 3 de este pdf:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Inclinación 0 y excentricidad cercana a cero.

No habría oscilaciones y oscilaciones como en tus gifs de nuestra Luna. Caronte flotaría bastante inmóvil en el cielo de Plutón. Y Plutón que flota congelado en el cielo de Caronte.

Cuerpo Semieje mayor (km) Período (días) Excentricidad Inclinación Radio (km) GM( k metro 3 s 2 ) Densidad( k gramo metro 3 )
Plutón 6.3872 1187 ± 4* 869,6± 1,8 1860 ± 13
Caronte 19,596 6.3872 0.00005 0.0° 606 ± 3* 105,88 ± 1,0 1702 ± 21
Estigio 42,413 20.1617 0.00001 0.0° 1,8 a 9,8† 0,0000 ± 0,0001
Nada 48,690 24.8548 0.00000 0.0° 54 × 41 × 36‡ 0,0030 ± 0,0027
Kerberos 57,750 32.1679 0.00000 0,4° 2,6 a 14† 0,0011 ± 0,0006
Hidra 64,721 38.2021 0.00554 0,3° 43 × 33‡ 0,0032 ± 0,0028
Estoy pensando que cuando un objeto se bloquea por primera vez apenas por las mareas, todavía oscila casi +/- 90 grados, y estas oscilaciones continúan amortiguando lentamente. Este tipo de balanceo podría tener un período mucho más largo que 6 días, por lo que las imágenes de sobrevuelo de New Horizons por sí solas pueden no ser suficientes para descartarlo.
Me falta información sobre "¿qué tan bloqueados están?" Entonces, ¿las imágenes de sobrevuelo de New Horizons no nos dan suficiente información para descartar una oscilación restante?
@uhoh ¿por qué +/- 90? ¿No debería ser +/- 180 grados?
@qqjkztd sí, ¡creo que tienes razón! Tuve que arreglar eso aquí también.
Una excentricidad de 0.00005 significa que la distancia varía aproximadamente 2 km para cualquiera que se pregunte. Una parte en diez mil.

Charon fue descubierto por el astrónomo James Christy del Observatorio Naval de los Estados Unidos, utilizando el telescopio de 1,55 metros (61 pulgadas) en la Estación Flagstaff del Observatorio Naval de los Estados Unidos (NOFS). El 22 de junio de 1978, había estado examinando imágenes muy ampliadas de Plutón en placas fotográficas tomadas con el telescopio dos meses antes. Christy notó que periódicamente aparecía un ligero alargamiento. El bulto se confirmó en placas que datan del 29 de abril de 1965. La Unión Astronómica Internacional anunció formalmente el descubrimiento de Christy al mundo el 7 de julio de 1978.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El descubrimiento de Caronte en la Estación Flagstaff del Observatorio Naval como un bulto variable en el tiempo en la imagen de Plutón (visto cerca de la parte superior a la izquierda, pero ausente a la derecha). Imagen negativa.

Si solo vemos este pequeño bulto cuando buscamos a Caronte desde la Tierra, ¿cómo debemos saber qué tan "bloqueados" están Plutón y Caronte? Hay mejores imágenes terrestres y del Hubble que muestran ambos objetos como puntos separados pero sin detalles de la superficie.

¿Es posible determinar qué tan bloqueados están usando las imágenes tomadas por New Horizons durante un sobrevuelo corto? ¿Necesitamos las imágenes de un orbitador del sistema dual Plutón-Caronte?

Citas e imagen de Wikipedia .

Con cuatro puntos decimales de precisión en la excentricidad de Caronte, creo que hay más información disponible que estas imágenes borrosas. New Horizons tomó algunos datos sobre el ejemplo de enfoque. Mire el nivel de precisión en todos sus parámetros orbitales, por ejemplo: en.wikipedia.org/wiki/Charon_(moon) Creo que se sabe mucho más de lo que sugiere su respuesta.
Hay mejores fotos de Plutón y Caronte disponibles
También Plutón, Caronte y las otras lunas se resuelven en imágenes HST tomadas durante la campaña de aproximación previa de New Horizons para buscar escombros, anillos y otros satélites. También se obtuvo información adicional sobre la órbita y los cuerpos mismos durante los eventos mutuos Plutón-Caronte en 1985-1990.
@matteol: Estas imágenes son mejores pero no muestran cuán unidos están Plutón y Caronte.
¿Qué tan "bloqueados" están Plutón y Caronte? ¿Cuánto vale cada uno visto desde el otro?
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