Una luna para Makemake | La Sociedad Planetaria

Dado que las imágenes fueron diseñadas para detectar lunas extremadamente débiles, Makemake saturó el detector. Esto sucede cuando un píxel se somete a una fuente brillante durante el tiempo suficiente para que deje de contar de manera confiable cuántos fotones lo han golpeado, y los recuentos comienzan a filtrarse a los píxeles adyacentes. Además de eso, solo debido a las estadísticas de conteo, las regiones alrededor de las fuentes brillantes también se vuelven más ruidosas cuanto más fotones las golpean. Juntos, estos efectos conducen a una región alrededor de cualquier fuente brillante donde una fuente más débil no sería visible. Dado que podríamos haber visto MK2 lejos de Makemake incluso si de alguna manera se hizo más débil entre el primer y el segundo conjunto de imágenes, creemos que el único lugar donde MK2 podría esconderse es en esta región brillante central.

Solo con los datos del descubrimiento y el conocimiento de que desapareció hacia Makemake dos días después, hicimos algunas estimaciones preliminares de las propiedades orbitales de MK2. El resultado más sólido es que MK2 se encuentra en una órbita casi de canto, con una gran inclinación hacia el plano del cielo. y el plano de la órbita de Makemake alrededor del Sol. Si la órbita es circular, MK2 tarda 12 días a lo mínimo para orbitar alrededor de Makemake, y lo hace a una distancia media de 21.000 kilómetros o más.

¿Qué podemos hacer con una luna?

Las lunas son geniales. La existencia de uno en un mundo como Makemake abre un montón de vías de estudio que de otro modo habrían sido imposibles. Si podemos medir la separación orbital y el período de la luna, las leyes de Kepler nos permiten medir directamente la cantidad total de masa en el sistema. Dado que MK2 es mucho más pequeño que Makemake, la gran mayoría de la masa del sistema reside en Makemake. Además, MK2 tiene que haber venido de en algún lugar, y tiene que haber sobrevivido hasta nuestros días. Las propiedades de MK2 nos informarán sobre los procesos que conducen a la formación (o captura) de la luna y la historia del entorno en el que se encuentra Makemake.

Makemake también tiene un tamaño muy bien medido (de ocultaciones estelares, de unos 1430 por 1420 kilómetros), por lo que determinar su masa a través de la órbita de MK2 significará que podemos calcular su densidad aparente. Otros planetas enanos con lunas tienen densidades relativamente altas, y se cree que estos mundos han sufrido colisiones gigantes en el pasado. Dado que estos mundos son lo suficientemente grandes como para ser diferenciados, es decir, los materiales densos se hundieron en sus núcleos y los materiales ligeros flotaron en su superficie, una gran colisión puede despojarse preferentemente de material más ligero y dejar atrás un objeto más denso. Agregar Makemake a la lista de objetos con densidad medida será clave para determinar si estas colisiones gigantes que aumentan la densidad son una característica universal de la historia de los planetas enanos del Cinturón de Kuiper.

Luna oscura, Makemake aplastado

Un misterio de larga data sobre Makemake podría aclararse con el descubrimiento de MK2. Dado que Makemake es tan brillante, ha sido objeto de muchos tipos diferentes de investigaciones en el pasado. Una de estas investigaciones rastreó el brillo de Makemake a lo largo del tiempo, para determinar cómo varía. Si Makemake tuviera una superficie moteada como Plutón, cabría esperar que su rotación hiciera variar su brillo con el tiempo. Sin embargo, a pesar de girar una vez cada 7,77 horas, Makemake apenas varía en brillo. Esto sugiere una superficie muy uniforme para Makemake.

Otras observaciones anteriores se realizaron en luz de longitud de onda muy larga, incluso en longitudes de onda submilimétricas e infrarrojas lejanas por parte de los observatorios espaciales Spitzer y Herschel. Estas longitudes de onda son sensibles a la emisión térmica de objetos en el sistema solar exterior. Si la superficie de Makemake fuera muy uniforme, cabría esperar que su emisión térmica pareciera una sola curva de cuerpo negro. En cambio, la emisión térmica de Makemake se parecía más a dos distintas curvas de cuerpo negro. El análisis anterior indicó que estas curvas parecen que la mayor parte de Makemake es muy brillante y muy fría, mientras que pequeñas partes discretas de Makemake son muy oscuras y más cálidas.

Entonces, ¿cómo se obtienen manchas oscuras en Makemake sin que su brillo varíe a medida que gira? Estudios previos sugirieron dos opciones. Puede haber muchos puntos muy pequeños espaciados uniformemente alrededor de Makemake, de modo que cuando uno desaparece, aparece otro. Alternativamente, podríamos estar mirando hacia abajo a uno de los postes de Makemake, de modo que los puntos simplemente den vueltas y vueltas y nunca dejen de verse.

Sin embargo, el descubrimiento de la luna ha brindado una tercera opción: el material oscuro no está del todo en Makemake. En cambio, parte o todo es la superficie oscura de la luna. Si este es el caso, MK2 debe ser muy oscuro, con una superficie que refleje solo el 2-4% de la luz que incide sobre él. Esto contrasta con la superficie brillante de Makemake, que refleja más del 80 % de la luz que incide sobre ella.

La luna también hace que sea menos probable que estemos mirando hacia el polo de Makemake. Makemake gira tan rápido que probablemente se aplastó en un esferoide achatado. Tal forma tendería a llevar el giro de Makemake y la órbita de MK2 al mismo plano. Dado que el plano de la órbita está de canto, si Makemake está alineado con su órbita, probablemente estemos mirando hacia abajo en su ecuador.

En 2011, Makemake pasó frente a una estrella relativamente brillante. Los astrónomos repartidos a lo largo de miles de kilómetros en la Tierra observaron cómo la estrella desaparecía y reaparecía, y al mapear la forma de la sombra pudieron medir el tamaño y la forma de Makemake. Lo que vieron fue una sombra que se alargaba en dirección norte-sur. Dado que se pensaba que Makemake giraba sobre el polo y era achatado, no alargado, los trabajos posteriores argumentaron que era poco probable que esta elongación norte-sur fuera real. Sin embargo, si Makemake gira hacia el ecuador y se alinea con MK2, esta elongación es exactamente lo que esperaríamos! El eje largo del alargamiento está incluso orientado aproximadamente a lo largo del plano de la órbita de MK2, como debería ser. Como tal, es plausible que esta observación haya detectado la forma aplastada de Makemake.

Aprender más con observaciones futuras

MK2 ofrece algunas vías muy emocionantes para futuras observaciones. En primer lugar, debido a su órbita de borde, MK2 probablemente esté cerca de una «temporada de eventos mutuos» con Makemake. Aquí es donde la luna y el planeta enano pasan uno frente al otro visto desde la Tierra. Al monitorear cuidadosamente estos eventos, podríamos usarlos para crear mapas detallados de Makemake. Así es exactamente como se hicieron los primeros mapas de Plutón y Caronte, utilizando eventos mutuos que ocurrieron entre los dos a fines de la década de 1980.

Sin embargo, aún no podemos decir si esta temporada de eventos mutuos Makemake-MK2 se acerca o si nos la perdimos. Para determinar eso, necesitamos medir la órbita de MK2 con mucha más precisión con las observaciones de seguimiento del Hubble. Estas medidas orbitales son también las que se necesitan para permitir la medición de la masa de Makemake.

A un plazo un poco más largo, la idea de que MK2 tiene una superficie muy oscura se puede probar directamente con el telescopio espacial James Webb, que aún no se ha lanzado. Dado que podrá ver en el infrarrojo de longitud de onda larga y tendrá una visión más nítida en estas longitudes de onda que cualquier otro observatorio en la historia, en realidad podría separar la emisión térmica de Makemake y MK2. Con observaciones como esa, podríamos determinar de manera única las propiedades de la superficie tanto MK2 y hacerhacer Estas observaciones requieren predicciones de alta precisión de la ubicación de MK2, por lo que también dependen de un mayor seguimiento del Hubble antes de que puedan planificarse.

Independientemente de las observaciones que hagamos en el futuro, ya hemos aprendido una cosa importante: ¡Makemake no está solo!