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Montaje de Júpiter cuatro lunas de Galileo 's, en una imagen que representa pieza de material compuesto de Júpiter y sus tamaños relativos (posiciones son ilustrativos, no real). De arriba a abajo: Io , Europa , Ganimedes , Calisto .
Dos vistas del telescopio espacial Hubble de un raro tránsito triple de Júpiter por Europa, Calisto e Io (24 de enero de 2015)

Las lunas de Galileo (o galileo satélites ) / ɡ æ l ɪ l i ə n / [1] son los cuatro mayores lunas de Júpiter - Io , Europa , Ganímedes y Callisto . Fueron vistos por primera vez por Galileo Galilei en diciembre de 1609 o enero de 1610, y reconocidos por él como satélites de Júpiter en marzo de 1610. [2] Fueron los primeros objetos encontrados en orbitar un planeta distinto de la Tierra.

Se encuentran entre los objetos más grandes del Sistema Solar con la excepción del Sol y los ocho planetas , con radios más grandes que cualquiera de los planetas enanos . Ganímedes es la luna más grande del Sistema Solar e incluso es más grande que el planeta Mercurio , aunque solo tiene la mitad de masa. Las tres lunas interiores , Io , Europa y Ganímedes, se encuentran en una resonancia orbital de 4: 2: 1 entre sí. Mientras que las lunas galileanas son esféricas, todas las lunas restantes mucho más pequeñas de Júpiter tienen formas irregulares debido a su autogravitación más débil .

Las lunas galileanas se observaron en 1609 o 1610 cuando Galileo hizo mejoras en su telescopio , lo que le permitió observar los cuerpos celestes con más claridad que nunca. [3] Las observaciones de Galileo mostraron la importancia del telescopio como herramienta para los astrónomos al demostrar que había objetos en el espacio que no se pueden ver a simple vista. El descubrimiento de cuerpos celestes que orbitan alrededor de la Tierra asestó un duro golpe al entonces aceptado sistema mundial ptolemaico , una teoría geocéntrica en la que todo orbita alrededor de la Tierra.

Galileo inicialmente llamó a su descubrimiento Cosmica Sidera (" las estrellas de Cosimo "), pero los nombres que finalmente prevalecieron fueron elegidos por Simon Marius . Marius descubrió las lunas de forma independiente casi al mismo tiempo que Galileo, el 8 de enero de 1610, y les dio sus nombres actuales, derivados de los amantes de Zeus , que fueron sugeridos por Johannes Kepler , en su Mundus Jovialis , publicado en 1614. [4]

Las cuatro lunas galileanas fueron las únicas lunas conocidas de Júpiter hasta el descubrimiento de Amaltea , la "quinta luna de Júpiter", en 1892. [5]

Historia [ editar ]

Descubrimiento [ editar ]

Galileo Galilei , el descubridor de las cuatro lunas

Como resultado de las mejoras que Galileo Galilei hizo en el telescopio , con una capacidad de aumento de 20x, [6] pudo ver los cuerpos celestes con mayor claridad de lo que era posible anteriormente. Esto permitió a Galilei observar en diciembre de 1609 o enero de 1610 lo que se conoció como las lunas galileanas. [3] [7]

El 7 de enero de 1610, Galileo escribió una carta que contenía la primera mención de las lunas de Júpiter. En ese momento, solo vio tres de ellos, y creía que eran estrellas fijas cerca de Júpiter. Continuó observando estos orbes celestes del 8 de enero al 2 de marzo de 1610. En estas observaciones, descubrió un cuarto cuerpo y también observó que los cuatro no eran estrellas fijas, sino que orbitaban a Júpiter. [3]

El descubrimiento de Galileo demostró la importancia del telescopio como herramienta para los astrónomos al mostrar que había objetos en el espacio por descubrir que hasta entonces habían permanecido invisibles a simple vista. Más importante aún, el descubrimiento de cuerpos celestes que orbitan algo diferente a la Tierra asestó un golpe al sistema mundial ptolemaico entonces aceptado , que sostenía que la Tierra estaba en el centro del universo y todos los demás cuerpos celestes giraban a su alrededor. [8] Sidereus Nuncius ( Starry Messenger ) de Galileo , que anunció observaciones celestes a través de su telescopio, no menciona explícitamente el heliocentrismo copernicano , una teoría que colocó al Solen el centro del universo. Sin embargo, Galileo aceptó la teoría copernicana. [3]

Un historiador chino de la astronomía, Xi Zezong , ha afirmado que una "pequeña estrella rojiza" observada cerca de Júpiter en 362 a. C. por el astrónomo chino Gan De puede haber sido Ganímedes . De ser cierto, esto podría ser anterior al descubrimiento de Galileo en unos dos milenios. [9]

Las observaciones de Simon Marius son otro ejemplo notable de observación, y más tarde informó haber observado las lunas en 1609. [10] Sin embargo, debido a que no publicó estos hallazgos hasta después de Galileo, existe un grado de incertidumbre en torno a sus registros. [10]

Dedicación a los Medicis [ editar ]

Las estrellas Medician en el Sidereus Nuncius (el 'mensajero estrellado'), 1610. Las lunas se dibujan en posiciones cambiantes.

En 1605, Galileo había trabajado como tutor de matemáticas para Cosme de 'Medici . En 1609, Cosme se convirtió en Gran Duque Cosme II de Toscana . Galileo, en busca del patrocinio de su ahora rico ex alumno y de su poderosa familia, utilizó el descubrimiento de las lunas de Júpiter para conseguirlo. [3] El 13 de febrero de 1610, Galileo escribió al secretario del Gran Duque:

"Dios me agració con poder, a través de un signo tan singular, revelar a mi Señor mi devoción y el deseo que tengo de que su glorioso nombre viva como igual entre las estrellas, y ya que me corresponde a mí, el primer descubridor, nombrar estos nuevos planetas, deseo, en imitación de los grandes sabios que colocaron a los héroes más excelentes de esa época entre las estrellas, para inscribirlos con el nombre del Serenísimo Gran Duque ". [3]

Galileo preguntó si debería nombrar a las lunas "Estrellas Cósmicas", en honor a Cosme solo, o "Estrellas Medicianas", que honrarían a los cuatro hermanos del clan Medici. El secretario respondió que el último nombre sería el mejor. [3]

El 12 de marzo de 1610, Galileo escribió su carta dedicatoria al Duque de Toscana, y al día siguiente envió una copia al Gran Duque, esperando obtener el apoyo del Gran Duque lo antes posible. El 19 de marzo, envió al Gran Duque el telescopio que había utilizado para ver por primera vez las lunas de Júpiter, junto con una copia oficial de Sidereus Nuncius ( El mensajero estrellado ) que, siguiendo el consejo del secretario, nombró a las cuatro lunas Estrellas Medicianas. [3] En su introducción dedicatoria, Galileo escribió:

Apenas las gracias inmortales de tu alma han comenzado a brillar en la tierra, las estrellas brillantes se ofrecen en los cielos que, como lenguas, hablarán y celebrarán tus más excelentes virtudes para siempre. He aquí, por tanto, cuatro estrellas reservadas para tu ilustre nombre ... que ... hacen sus viajes y orbitas con una velocidad maravillosa alrededor de la estrella de Júpiter ... como hijos de una misma familia ... En efecto, aparece el Hacedor El mismo de las Estrellas, con argumentos claros, me amonestó a llamar a estos nuevos planetas con el ilustre nombre de Su Alteza antes que todos los demás. [3]

Nombre [ editar ]

A Jovilabe : [11] un aparato de mediados del siglo XVIII para demostrar las órbitas de los satélites de Júpiter

Galileo inicialmente llamó a su descubrimiento Cosmica Sidera ("estrellas de Cosme"), en honor a Cosme II de 'Medici (1590-1621). [12] A sugerencia de Cosimo, Galileo cambió el nombre a Medicea Sidera ("las estrellas Medician "), en honor a los cuatro hermanos Medici (Cosimo, Francesco, Carlo y Lorenzo). El descubrimiento fue anunciado en el Sidereus Nuncius ("Starry Messenger"), publicado en Venecia en marzo de 1610, menos de dos meses después de las primeras observaciones.

Otros nombres propuestos incluyen:

  • I. Principharus (para el "príncipe" de Toscana), II. Victripharus (después de Vittoria della Rovere ), III. Cosmipharus (después de Cosimo de 'Medici ) y IV. Fernipharus (después del duque Ferdinando de 'Medici ) [13] - por Giovanni Battista Hodierna , un discípulo de Galileo y autor de las primeras efemérides ( Medicaeorum Ephemerides , 1656);
  • Circulatores Jovis , o Comités de Jovis , de Johannes Hevelius ;
  • Gardes o Satélites (del latín satelles, satellitis , que significa "escoltas") - por Jacques Ozanam .

Los nombres que finalmente prevalecieron fueron elegidos por Simon Marius , quien descubrió las lunas de forma independiente al mismo tiempo que Galileo: las nombró por sugerencia de Johannes Kepler en honor a los amantes del dios Zeus (el equivalente griego de Júpiter): Io , Europa , Ganimedes y Calisto , en su Mundus Jovialis , publicado en 1614. [14]

Galileo se negó rotundamente a usar los nombres de Marius y como resultado inventó el esquema de numeración que todavía se usa hoy en día, en paralelo con los nombres propios de las lunas. Los números van desde Júpiter hacia afuera, por lo tanto, I, II, III y IV para Io, Europa, Ganímedes y Calisto, respectivamente. [14] Galileo usó este sistema en sus cuadernos, pero nunca lo publicó. Los nombres numerados (Júpiter x ) se utilizaron hasta mediados del siglo XX cuando se descubrieron otras lunas interiores y los nombres de Marius se utilizaron ampliamente. [14]

Determinación de la longitud [ editar ]

Galileo pudo desarrollar un método para determinar la longitud basado en el tiempo de las órbitas de las lunas galileanas. [15] Los tiempos de los eclipses de las lunas podrían calcularse con precisión por adelantado y compararse con las observaciones locales en tierra o en barco para determinar la hora local y, por tanto, la longitud. El principal problema con la técnica era que era difícil observar las lunas galileanas a través de un telescopio en un barco en movimiento, un problema que Galileo intentó resolver con la invención de la celatona . El método fue utilizado por Giovanni Domenico Cassini y Jean Picard para volver a mapear Francia . [dieciséis]

Miembros [ editar ]

Algunos modelos predicen que puede haber habido varias generaciones de satélites galileanos en la historia temprana de Júpiter. Cada generación de lunas que se hubiera formado habría entrado en espiral en Júpiter y habría sido destruida, debido a las interacciones de las mareas con el disco proto-satélite de Júpiter, formándose nuevas lunas a partir de los escombros restantes. Para cuando se formó la generación actual, el gas en el disco proto-satélite se había adelgazado hasta el punto de que ya no interfería mucho con las órbitas de las lunas. [17] [18]

Otros modelos sugieren que los satélites galileanos se formaron en un disco proto-satélite, en el que las escalas de tiempo de formación eran comparables o más cortas que las escalas de tiempo de migración orbital. [19] Io es anhidro y probablemente tiene un interior de roca y metal. [17] Se cree que Europa contiene un 8% de hielo y agua en masa con el resto de roca. [17] Estas lunas son, en orden creciente de distancia de Júpiter:

Io [ editar ]

Tupan Patera en Io.

Io (Júpiter I) es la más interna de las cuatro lunas galileanas de Júpiter; con un diámetro de 3642 kilómetros, es la cuarta luna más grande del Sistema Solar y es solo un poco más grande que la luna de la Tierra . Lleva el nombre de Io , una sacerdotisa de Hera que se convirtió en una de las amantes de Zeus . Sin embargo, se lo denominó simplemente "Júpiter I", o "El primer satélite de Júpiter", hasta mediados del siglo XX. [14]

Con más de 400 volcanes activos, Io es el objeto geológicamente más activo del Sistema Solar. [23] Su superficie está salpicada de más de 100 montañas, algunas de las cuales son más altas que el monte Everest de la Tierra . [24] A diferencia de la mayoría de los satélites del Sistema Solar exterior (que tienen una gruesa capa de hielo), Io está compuesto principalmente de roca de silicato que rodea un núcleo de hierro fundido o sulfuro de hierro. [ cita requerida ]

Aunque no está probado, los datos recientes del orbitador Galileo indican que Io podría tener su propio campo magnético. [25] Io tiene una atmósfera extremadamente fina compuesta principalmente de dióxido de azufre (SO 2 ). [26] Si un buque de recolección o datos de superficie aterrizara en Io en el futuro, tendría que ser extremadamente resistente (similar a los cuerpos en forma de tanque de los módulos de aterrizaje soviéticos Venera ) para sobrevivir a la radiación y los campos magnéticos que se originan en Júpiter. [27]

Europa [ editar ]

Europa.

Europa (Júpiter II), la segunda de las cuatro lunas galileanas, es la segunda más cercana a Júpiter y la más pequeña con 3121,6 kilómetros de diámetro, que es un poco más pequeña que la Luna de la Tierra . El nombre proviene de una mítica noble fenicia , Europa , que fue cortejada por Zeus y se convirtió en la reina de Creta , aunque el nombre no se volvió ampliamente utilizado hasta mediados del siglo XX. [14]

Tiene una superficie lisa y brillante, [28] con una capa de agua que rodea el manto del planeta, que se cree que tiene 100 kilómetros de espesor. [29] La superficie lisa incluye una capa de hielo, mientras que se teoriza que el fondo del hielo es agua líquida. [30] La aparente juventud y la suavidad de la superficie han llevado a la hipótesis de que existe un océano de agua debajo de ella, que posiblemente podría servir como morada para la vida extraterrestre . [31] La energía térmica de la flexión de las mareas asegura que el océano permanezca líquido e impulsa la actividad geológica. [32]La vida puede existir en el océano bajo el hielo de Europa. Hasta ahora, no hay evidencia de que exista vida en Europa, pero la probable presencia de agua líquida ha provocado llamadas para enviar una sonda allí. [33]

Pluma recurrente en erupción desde Europa. [34]

Las marcas prominentes que cruzan la luna parecen ser principalmente rasgos de albedo , que enfatizan la topografía baja. Hay pocos cráteres en Europa porque su superficie es tectónicamente activa y joven. [35] Algunas teorías sugieren que la gravedad de Júpiter está causando estas marcas, ya que un lado de Europa está constantemente frente a Júpiter. Las erupciones de agua volcánica que parten la superficie de Europa e incluso los géiseres también se han considerado como una causa. Se teoriza que el color de las marcas, marrón rojizo, está causado por el azufre, pero los científicos no pueden confirmarlo porque no se han enviado dispositivos de recopilación de datos a Europa. [36] Europa está compuesta principalmente de roca de silicato y probablemente tiene un hierrocentro. Tiene una atmósfera tenue compuesta principalmente de oxígeno . [37]

Ganimedes [ editar ]

Ganimedes.

Ganimedes (Júpiter III), la tercera luna de Galilea, lleva el nombre del mitológico Ganimedes , copero de los dioses griegos y amado de Zeus . [38] Ganímedes es el satélite natural más grande del Sistema Solar con 5262,4 kilómetros de diámetro, lo que lo hace más grande que el planeta Mercurio , aunque solo tiene aproximadamente la mitad de su masa [39] ya que Ganímedes es un mundo helado. Es el único satélite del Sistema Solar que se sabe que posee una magnetosfera , probablemente creada por convección dentro del núcleo de hierro líquido. [40]

Ganímedes está compuesto principalmente de roca de silicato y hielo de agua, y se cree que existe un océano de agua salada a casi 200 km por debajo de la superficie de Ganímedes, intercalado entre capas de hielo. [41] El núcleo metálico de Ganímedes sugiere un calor mayor en algún momento de su pasado de lo que se había propuesto anteriormente. La superficie es una mezcla de dos tipos de terreno: regiones oscuras con muchos cráteres y regiones más jóvenes, pero aún antiguas, con una gran variedad de surcos y crestas. Ganímedes tiene una gran cantidad de cráteres, pero muchos han desaparecido o apenas son visibles debido a la formación de una corteza helada sobre ellos. El satélite tiene una fina atmósfera de oxígeno que incluye O, O 2 y posiblemente O 3 ( ozono ), y algunoshidrógeno atómico . [42] [43]

Calisto [ editar ]

El cráter de impacto Valhalla de Callisto visto por la Voyager.

Calisto (Júpiter IV) es la cuarta y última luna de Galilea, y es la segunda más grande de las cuatro, y con 4820,6 kilómetros de diámetro, es la tercera luna más grande del Sistema Solar, y apenas más pequeña que Mercurio, aunque solo una tercio de la masa de este último. Lleva el nombre de la ninfa mitológica griega Calisto , una amante de Zeus que era hija del rey de Arkadian Lykaon y compañera de caza de la diosa Artemisa. La luna no forma parte de la resonancia orbital que afecta a tres satélites galileanos internos y, por lo tanto, no experimenta un calentamiento apreciable por las mareas . [44] Calisto se compone de cantidades aproximadamente iguales de roca y hielo., lo que la convierte en la menos densa de las lunas galileanas. Es uno de los satélites con más cráteres del Sistema Solar, y una característica importante es una cuenca de unos 3000 km de ancho llamada Valhalla . [45]

Calisto está rodeada por una atmósfera extremadamente fina compuesta de dióxido de carbono [46] y probablemente oxígeno molecular . [47] La investigación reveló que Callisto posiblemente tenga un océano subsuperficial de agua líquida a profundidades inferiores a 300 kilómetros. [48] La probable presencia de un océano dentro de Calisto indica que puede o podría albergar vida . Sin embargo, esto es menos probable que en la cercana Europa . [49] Calisto se ha considerado durante mucho tiempo el lugar más adecuado para una base humana para la exploración futura del sistema de Júpiter, ya que está más lejos de la intensa radiación de Júpiter. [50]

Estructura comparativa [ editar ]

Comparación de ( una parte de ) Júpiter y sus cuatro satélites naturales más grandes

Las fluctuaciones en las órbitas de las lunas indican que su densidad media disminuye con la distancia a Júpiter. Calisto, la más externa y menos densa de las cuatro, tiene una densidad intermedia entre el hielo y la roca, mientras que Io, la luna más interna y más densa, tiene una densidad intermedia entre la roca y el hierro. Calisto tiene una superficie de hielo antigua, con muchos cráteres e inalterada, y la forma en que gira indica que su densidad está distribuida por igual, lo que sugiere que no tiene un núcleo rocoso o metálico, sino que consiste en una mezcla homogénea de roca y hielo. Esta bien pudo haber sido la estructura original de todas las lunas. La rotación de las tres lunas interiores, por el contrario, indica la diferenciación de sus interiores con materia más densa en el núcleo y materia más ligera arriba. También revelan una alteración significativa de la superficie.Ganímedes revela el movimiento tectónico pasado de la superficie del hielo que requirió el derretimiento parcial de las capas del subsuelo. Europa revela un movimiento más dinámico y reciente de esta naturaleza, lo que sugiere una corteza de hielo más delgada. Finalmente, Io, la luna más interna, tiene una superficie de azufre, vulcanismo activo y no hay señales de hielo. Toda esta evidencia sugiere que cuanto más cerca está una luna de Júpiter, más caliente es su interior. El modelo actual es que las lunas experimentan un calentamiento por marea como resultado del campo gravitacional de Júpiter en proporción inversa al cuadrado de su distancia al planeta gigante. En todos menos en Calisto, esto habrá derretido el hielo interior, permitiendo que la roca y el hierro se hundan hacia el interior y el agua cubra la superficie. En Ganímedes se formó una gruesa y sólida corteza de hielo. En Europa más cálida se formó una corteza más delgada que se rompió con más facilidad.En Io, el calentamiento es tan extremo que toda la roca se ha derretido y el agua hace mucho tiempo que hierve en el espacio.

Características de la superficie de los cuatro miembros a diferentes niveles de zoom en cada fila

Tamaño [ editar ]

Las lunas galileanas en comparación con las lunas de otros planetas (y con la Tierra; la escala se cambia a 1 píxel = 94 km con esta resolución).

Último sobrevuelo [ editar ]

Io
Europa
Ganimedes
Calisto
Las lunas de Júpiter y Galilea alrededor de 2007, fotografiadas por New Horizons durante el sobrevuelo. (color en escala de grises)

Origen y evolución [ editar ]

Las masas relativas de las lunas jovianas. Los más pequeños que Europa no son visibles a esta escala, y combinados solo serían visibles con un aumento de 100 ×.

Se cree que los satélites regulares de Júpiter se formaron a partir de un disco circumplanetario, un anillo de acumulación de gas y escombros sólidos análogos a un disco protoplanetario . [52] [53] Pueden ser los restos de una veintena de satélites de masa galileana que se formaron temprano en la historia de Júpiter. [18] [52]

Las simulaciones sugieren que, si bien el disco tenía una masa relativamente alta en un momento dado, con el tiempo una fracción sustancial (varias décimas de porcentaje) de la masa de Júpiter capturada de la nebulosa solar se procesó a través de él. Sin embargo, se requiere la masa del disco de solo el 2% de la de Júpiter para explicar los satélites existentes. [52] Por lo tanto, puede haber varias generaciones de satélites de masa galileana en la historia temprana de Júpiter. Cada generación de lunas habría entrado en espiral en Júpiter, debido al arrastre del disco, y luego se formaron nuevas lunas a partir de los nuevos escombros capturados de la nebulosa solar. [52] En el momento en que se formó la actual (posiblemente quinta) generación, el disco se había adelgazado hasta el punto de que ya no interfería mucho con las órbitas de las lunas. [18]Las lunas galileanas actuales todavía estaban afectadas, cayendo y protegidas parcialmente por una resonancia orbital que todavía existe para Io, Europa y Ganímedes. La masa más grande de Ganímedes significa que habría migrado hacia adentro a un ritmo más rápido que Europa o Io. [52]

Visibilidad [ editar ]

Júpiter y sus cuatro lunas galileanas vistas con un telescopio de aficionado
Júpiter con las lunas galileanas - Io, Ganímedes, Europa y Calisto (casi elongación máxima ), respectivamente - y la Luna llena como se ve alrededor de la conjunción el 10 de abril de 2017

Las cuatro lunas galileanas son lo suficientemente brillantes como para ser vistas desde la Tierra sin un telescopio , si tan solo pudieran aparecer más lejos de Júpiter. (Sin embargo, se distinguen fácilmente incluso con binoculares de baja potencia ). Tienen magnitudes aparentes entre 4,6 y 5,6 cuando Júpiter está en oposición con el Sol, [54] y son aproximadamente una unidad de magnitud más tenues cuando Júpiter está en conjunción . La principal dificultad para observar las lunas desde la Tierra es su proximidad a Júpiter, ya que están oscurecidas por su brillo. [55] Las separaciones angulares máximas de las lunas están entre 2 y 10 minutos de arco de Júpiter,[56] que está cerca del límite de la agudeza visual humana. Ganímedes y Calisto, en su máxima separación, son los objetivos más probables para una posible observación a simple vista.

Animaciones de órbita [ editar ]

Animaciones GIF que representan las órbitas de la luna galileana y la resonancia de Ío, Europa y Ganímedes.

La resonancia de Laplace de Io, Europa y Ganimedes (las conjunciones se resaltan mediante cambios de color)
Las lunas galileanas orbitando Júpiter
  Júpiter  ·   Io  ·   Europa  ·   Ganimedes  ·   Calisto

Ver también [ editar ]

  • Las lunas de Júpiter en la ficción
  • Colonización del sistema joviano

Referencias [ editar ]

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  55. Júpiter es aproximadamente 750 veces más brillante que Ganímedes y aproximadamente 2000 veces más brillante que Calisto.
    Ganimedes: (quinta raíz de 100) ^ (4.4 Ganimedes APmag - (−2.8 Jup APmag)) = 758
    Calisto: (quinta raíz de 100) ^ (5.5 Callisto APmag - (−2.8 Jup APmag)) = 2089
  56. ^ Júpiter cerca del perihelio 19 de septiembre de 2010: 656,7 (arco de separación angular de Calisto) - 24,9 (arco de radio angular jup) = 631segundos de arco= 10minutos de arco

Enlaces externos [ editar ]

  • Utilidad Sky & Telescope para identificar lunas galileanas
  • Visualización interactiva en 3D de Júpiter y las lunas galileanas
  • Una guía para principiantes sobre las lunas de Júpiter
  • Dominic Ford: Las lunas de Júpiter . Con un gráfico de la posición actual de las lunas galileanas.