¿Qué tan inusual es el sistema solar?

En la serie Foundation de Isaac Asimov , los personajes principales buscan la Tierra perdida hace mucho tiempo. Hay dos características principales del sistema solar que parecen hacerlo inusual entre los millones de sistemas habitados: los anillos de Saturno y el tamaño de la Luna .

Las conversaciones a continuación son en su mayoría entre Golan Trevize , ex militar, muy versado en astronomía, y Janov Pelorat , un profesor de historia ingenuo y recluso.

Los anillos de Saturno

De eso hablaba el poema. Tres anchos anillos, concéntricos, más anchos que el propio planeta.

Trevize dijo: "Nunca había oído hablar de algo así. No creo que los anillos puedan ser tan anchos. En comparación con el planeta que giran, siempre son muy estrechos".


"¿Ese tipo de cosas son comunes?" preguntó Bliss, asombrada.

—No —dijo Trevize—. "Casi todos los gigantes gaseosos tienen anillos de escombros, pero tienden a ser tenues y angostos. Una vez vi uno en el que los anillos eran angostos, pero bastante brillantes. Pero nunca vi nada como esto, ni oí hablar de eso tampoco".

Pelorat dijo: "Ese es claramente el gigante anillado del que hablan las leyendas. Si esto es realmente único-"

"Realmente único, hasta donde yo sé, o hasta donde sabe la computadora", dijo Trevize.

La luna

"Un satélite gigante es más difícil de aceptar. Ningún otro mundo habitado en la Galaxia tiene un satélite así. Los satélites grandes se asocian invariablemente con los gigantes gaseosos deshabitados e inhabitables. Como escéptico, entonces, prefiero no aceptar la existencia de la luna."


"Sí. Está bastante más lejos del planeta de lo que cabría esperar, pero definitivamente está girando alrededor de él. Es solo del tamaño de un planeta pequeño; de hecho, es más pequeño que cualquiera de los cuatro planetas interiores que giran alrededor del sol. Aún así, es grande para un satélite. Tiene al menos dos mil kilómetros de diámetro, lo que lo sitúa en el rango de tamaño de los grandes satélites que giran alrededor de gigantes gaseosos.

"¿No más grande?" Pelorat pareció decepcionado. "¿Entonces no es un satélite gigante?"

"Sí, lo es. Un satélite con un diámetro de dos a tres mil kilómetros que gira alrededor de un enorme gigante gaseoso es una cosa. Ese mismo satélite girando alrededor de un pequeño planeta rocoso habitable es otra muy distinta. Ese satélite tiene un diámetro de más de un cuarto el de la Tierra. ¿Dónde has oído hablar de una paridad tan cercana que involucre a un planeta habitable?

Pelorat dijo tímidamente: "Sé muy poco de esas cosas".

Trevize dijo: "Entonces créeme, Janov. Es único. Estamos viendo algo que es prácticamente un planeta doble, y hay pocos planetas habitables que tengan algo más que guijarros en órbita. Janov, si consideras eso gigante gaseoso con su enorme sistema de anillos en el sexto lugar, y este planeta con su enorme satélite en el tercero, ambos de los cuales te hablaron tus leyendas, contra toda credibilidad, antes de que los vieras, entonces ese mundo que estás mirando debe ser La Tierra. No se puede concebir que sea otra cosa. La hemos encontrado, Janov; la hemos encontrado.

Las citas son de Foundation's Edge (1982) y Foundation and Earth (1986).

Mi pregunta tiene dos partes:

  1. ¿Son correctas en general las diversas descripciones y hechos dados anteriormente?
  2. ¿Qué tan inusuales son los anillos de Saturno y la Luna en comparación con otros sistemas que hemos observado?

Respuestas (2)

Primero, Azimov estaba escribiendo (Edge 1982 y Earth 1986) antes de que los primeros planetas extrasolares fueran detectados tentativamente (1989), o definitivamente detectados en 1991 o 1992. Entonces, lo que escribió no podía basarse en ningún dato real sobre planetas extrasolares, y debe haber sido una suposición educada.

Sin embargo, ambos libros se escribieron después del descubrimiento de Caronte, por lo que es posible que no haya sido aconsejable afirmar que las lunas grandes eran poco probables alrededor de gigantes no gaseosos.

Personalmente, creo que es poco probable que las conjeturas sobre la luna grande y el anillo planetario ancho den resultado. Poco común tal vez, pero no lo suficientemente común para el propósito de Azimov.

Si te lo crees, ya hemos descubierto un exoplaneta con un sistema de anillos más impresionante que el de Saturno

No es una suposición. Tengo mesas sobre mesas. La Luna característica de la Tierra está fuera de rango. A pesar de su pequeño tamaño, Plutón tiene un SOI más grande que la Tierra y es el SOI que hace que la luna tenga masa.

Como adición:

  • Lo que dijo Conrad sobre los sistemas de anillos es cierto, tenemos una posible primera detección, pero ni mucho menos detecciones para afirmar que tales fenómenos son normales. Además, nuestro conocimiento sobre eso no cambiará mucho en los próximos años. Con las próximas misiones fotométricas en tránsitos como TESS de la NASA o PLATO de la ESA , probablemente solo podremos detectar este tipo de sistemas de anillos más grandes que Saturno. Esto se debe simplemente al hecho de que los sistemas de anillos pequeños no darán una señal de tránsito lo suficientemente fuerte como para ser detectados.
    Entonces, en total, no sabremos sobre la normalidad de los anillos de Saturno durante bastante tiempo.
  • Lunas terrestres: existen ideas sobre cómo detectar exolunas, pero generalmente también dependen de las mediciones fotométricas. Las variaciones en el tiempo de tránsito pueden conducir a pistas de exolunas. También las lunas muy grandes podrían conducir a señales detectables en la fotometría, pero la detección de la velocidad radial de las exolunas está fuera de discusión en este momento.
    Entonces, en total: las distribuciones de Exomoon son totalmente desconocidas en este momento y, por las mismas razones que las distribuciones de anillos planetarios, permanecerán desconocidas durante algún tiempo.

Por mucho que esto suene un poco depresivo con respecto a la búsqueda de anillos y lunas alrededor de los exoplanetas, debemos entender que esto se debe al hecho de que, en este momento, esas preguntas no son uno de los principales impulsores científicos detrás de las próximas misiones de exoplanetas.
Todavía estamos tratando de comprender a fondo las poblaciones de exoplanetas, antes de pasar a los desafíos mucho más difíciles de detectar las señales mucho más débiles de lunas y anillos.

Dicho esto, estoy convencido de que la cuestión de la luna/anillo en algún momento en el futuro se moverá mucho más hacia un enfoque científico. Esto se debe simplemente a que, al menos para los gigantes gaseosos, las lunas y los anillos deberían ser teorías de "sondeo fino" sobre la formación de planetas. Esto sucede en el sentido de que cuando los gigantes gaseosos están creciendo, en algún momento tendrán un subdisco de gas y polvo formándose dentro de su propia esfera Hill que eventualmente hará algo interesante. Comparar lo que hacen esos subdiscos con las teorías de la formación de la luna y los anillos nos enseñará cómo funcionan esos procesos en detalle.

También +1 para Asimov debido a un sesgo personal no profesional.

Porque la tesis de Azimov de que el sistema solar podría identificarse inequívocamente por la presencia de un gigante gaseoso con un espectacular sistema de anillos anchos y un planeta terrestre con una luna grande requiere que estas características ocurran en una proporción muy pequeña de sistemas planetarios. No es necesario que estas características sean comunes o normales para invalidar la tesis, una posibilidad entre un millón sería suficiente dada la cantidad de sistemas que existen.
@ConradTurner: Bueno, si quiere ir allí: con los detalles dados, incluso su número de 10 6 podría ser una estimación muy alta. En particular, la cita "y hay pocos planetas habitables que tengan algo más que guijarros en órbita alrededor de ellos". ese podría ser otro factor muy alto para este número, simplemente se desconoce en este momento. La probabilidad de todas las combinaciones juntas podría ser 10 12 (haciéndolo único en la galaxia) o 10 4 (haciéndolo normal), simplemente no lo sabemos y, por lo tanto, no podemos refutar la hipótesis. Es un juego de números con números desconocidos.