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15.02.2017

Es complicado visualizar el movimiento de un objeto que gira sobre sí mismo y a la vez orbita a otro cuerpo. Sí claro, estamos hablando de los planetas o la Luna. Por eso es tan complicado explicar las fases lunares. Para colmo la Luna siempre nos muestra la misma cara, tiene una cara oculta. No oscura, toda la Luna recibe luz solar en algún momento, pero hay una cara que no vemos, es oculta para nosotros.

En 1959 la sonda Lunik 3 nos envió las primeras fotografías. Entonces, la Luna no rota sobre sí misma? Sí, rota sobre sí misma con el mismo periodo con que orbita alrededor de la Tierra. Exactamente con el mismo periodo... muy extraño. Cuando era estudiante de la Facultad de Ingeniería tenía una compañera que me insistía en que eso era una prueba de la existencia de Dios, no podía ser casualidad.

Este 31 de diciembre de 2016 a las 23:59:59 se introdujo 1 segundo en todos los relojes de la Tierra sin que nadie lo percibiera, excepto astrónomos y algunos informáticos obsesivos. Es que la Tierra se está frenando en su rotación, muy poco, pero se está frenando y esto causa un retraso en su giro y en la salida aparente del Sol. Ese retraso se acumula y cuando se aproxima a un segundo se decide la introducción de un segundo extra en los relojes. Es una forma de que nuestros relojes esperen a que la Tierra se coloque en su posición de giro correcta. Y efectivamente, hace unos 600 millones de años el día era más corto, unas 22 horas duraba, como lo han descubierto los paleontólogos analizando ciclos biológicos en fósiles. La Tierra se frena por las mareas que ejerce la Luna sobre la Tierra. A su vez la Tierra genera mareas más grandes aun sobre la Luna. Tan grandes que la Tierra ya consiguió frenar completamente la rotación Lunar. Frenar no, más bien sincronizar sus movimientos de rotación y orbital. Esa es la causa de que la Luna ofrezca siempre, al menos desde que la conocemos, la misma cara a la Tierra. Digamos que esa sincronía es la regla en los satélites planetarios. Son sincrónicos por ejemplo los 4 satélites de Júpiter descubiertos por Galileo en 1609 y que pueden ser observados con un pequeño telescopio. El caso del planeta Mercurio ya es mucho más exótico, su día dura exactamente 2 años de Mercurio. Todos estos casos son situaciones de equilibrio. El sistema comienza en otro estado y evoluciona hasta una configuración de equilibrio, luego permanece en esa configuración. Estas configuraciones se llaman resonancias spin-órbita pues resultan de una conmensurabilidad entre la rotación y el periodo orbital. Adrián Rodríguez, egresado de la Facultad de Ciencias y actualmente radicado en Rio de Janeiro es un experto en este tipo de resonancias aplicadas a los sistemas extrasolares.

Pero hay otras sincronías en los sistemas planetarios, las orbitales. Cuando supe de la existencia de asteroides con un periodo exactamente la mitad del periodo de Júpiter casi pienso que mi amiga de Ingeniería tenía razón. Pero, de nuevo, son configuraciones de equilibrio, los asteroides inicialmente tienen órbitas diferentes y evolucionan hacia estas configuraciones de equilibrio o resonancias orbitales.

Tenemos la idea de que un sistema planetario es una colección de órbitas fijas. Esto no es así. Debido a los efectos gravitacionales entre los planetas las órbitas evolucionan. Si se vuelven muy excéntricas seguramente el sistema pasara por una catástrofe mayor, la expulsión de uno o más planetas del sistema o la colisión entre algunos de ellos. Nuestro sistema solar muy probablemente pasó por algún tipo de inestabilidad en sus primeras épocas, es posible que algunos planetas hayan sido eyectados y los que hoy conocemos son los sobrevivientes, los que quedaron en órbitas más estables. Lo mismo para los asteroides. Existe una región entre Marte y Júpiter con millones de asteroides de diámetro superior a 1 km pero son apenas los sobrevivientes luego de unos 4600 millones de años de evolución orbital. Muchos fueron eyectados del sistema y muchos acabaron impactando en otros cuerpos del sistema solar. Las huellas las vemos por ejemplo en los cráteres de la Luna. Los asteroides que hoy conocemos están distribuidos de acuerdo a la estabilidad dinámica de la región entre Marte y Júpiter. Hay regiones en donde casi no hay asteroides pues se trata de lugares donde existen resonancias que excitan la excentricidad volviendo las órbitas muy inestables. Y hay lugares donde hay concentraciones de asteroides pues existe un nicho estable, asociado a resonancias estables. En 2007 encontré un nicho muy raro: unos 1200 asteroides en una resonancia con Marte.

De la Facultad de Ingeniería pasé a la Facultad de Humaniades y Ciencias y me recibí cuando ya era "Facultad de Ciencias". Julio Fernández me dirigió la tesis de licenciatura y en 1991 con Julio y Sylvio Ferraz-Mello de Brasil armamos lo que sería mi tesis de doctorado: la dinámica de la región transneptuniana. En aquel entonces más allá de Neptuno solo existía Plutón y su satélite Caronte. Así que mi tesis sería sobre la dinámica de la nada que existía mas allá de Neptuno. Claro, Julio era de los que insistía en que tenía que haber un cinturón de objetos helados mas allá de Neptuno, por lo tanto había gran interés en conocer como sería la evolución orbital de esos objetos que seguramente existían pero que no conocíamos. Arranqué el doctorado en febrero de 1992 y en agosto Jewitt y Luu desde el observatorio de Mauna Kea descubrieron el primer objeto. Hoy se conocen miles y ya sabemos que algunos son tan grandes como Plutón. Y así como Júpiter "esculpe" con sus resonancias la población de asteroides entre Marte y Júpiter, Neptuno hace algo muy similar a través de resonancias orbitales con los objetos transneptunianos.

Las resonancias orbitales también existen entre dos o más planetas. En muchos sistemas extrasolares los planetas están en resonancia entre sí. Nuestro sistema planetario está constituido por planetas que están muy próximos a resonancias mutuas: el periodo orbital de Urano es casi tres veces el de Saturno y el de Neptuno es casi el doble que el de Urano. En fin, estas sincronías parecen ser una clave relevante para entender la estructura de los sistemas planetarios. El estudio de estos problemas es solo una parte de un área de gran desarrollo actual conocida como Ciencias Planetarias y que se ocupa también de la posibilidad de vida en otros planetas. No es un tema tan exótico, ya hay un uruguayo trabajando en Astrobiología: Daniel Carrizo en el Centro de Astrobiología en Madrid.

Tabaré Gallardo, Prof. Agregado del Dpto de Astronomia del Instituto de Física, Licenciado en Astronomia en la Facultad de Ciencias. Doctor en Ciencias. Investigador grado 4 PEDECIBA
SNI nivel II.

gallardo@fisica.edu.uy

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