Imagen: Miles de objetos están atrapados en los canales gravitacionales de las regiones de estabilidad de Lagrange. La mayoría de los planetas del sistema solar tienen asteroides troyanos ubicados cerca de las ubicaciones L4 y L5 del sistema Sol-planeta.
Crédito de la imagen: NASA dominio público.
Los satélites naturales orbitan directamente alrededor de su planeta o planeta enano o asteroide.
La formación de un satélite natural generalmente se asocia con una "captura" (captura gravitacional de un pequeño cuerpo celeste) o una "acreción" (aglomeración de materia en el disco original).
Un satélite natural de satélite natural se denomina "satélite secundario".
• En el caso de captura, es muy difícil que un objeto celeste se posicione en la esfera de Hill de un satélite natural sin ser expulsado. La esfera de Hill de un satélite natural es la región del espacio alrededor del satélite natural donde su gravedad es más fuerte que la del planeta. Dentro de la esfera de Hill, el objeto celeste podrá orbitar alrededor del satélite natural sin ser expulsado por la gravedad del planeta. Sin embargo, la esfera de Hill no es una esfera perfecta, generalmente se estira en la dirección de rotación.
Además, el tamaño de la esfera de Hill varía según la distancia entre el objeto y el satélite natural. Cuanto más lejos esté el objeto del satélite natural, más pequeña será la esfera de Hill. Esto se debe a que la fuerza gravitatoria disminuye con la distancia.
Finalmente, la órbita del objeto también puede afectar su capacidad para permanecer dentro de la esfera Hill del satélite natural. Si el objeto está en una órbita muy excéntrica, puede pasar fuera de la esfera de Hill en ciertos puntos de su órbita. En este caso, el objeto será expulsado por la gravedad del planeta.
Sin embargo, es posible que pequeños asteroides u objetos pequeños puedan ser capturados temporalmente por un satélite natural antes de continuar su viaje cósmico alrededor del Sol. Estas "mini-lunas" solo pueden permanecer en órbita por un corto tiempo antes de ser expulsadas.
• En el caso de la acreción, cuando grandes cantidades de materia se juntan bajo el efecto de la gravedad, se puede formar un cuerpo celeste y permanecer en órbita alrededor de otro cuerpo.
La atracción gravitacional puede "atrapar" objetos pequeños o fragmentos de colisiones pasadas, que luego pueden convertirse en satélites naturales temporales de satélites naturales. Pero estos satélites, mucho más pequeños que el satélite principal, tienden a tener órbitas irregulares e inestables.
Sin embargo, algunas minilunas pueden permanecer en órbita durante mucho tiempo siempre que estén ubicadas en las regiones de estabilidad gravitatoria de Lagrange.
El diámetro de la esfera de Hill es aproximadamente igual a la distancia entre los puntos de Lagrange L1 y L2 del objeto celeste.
Los puntos de Lagrange están asociados con posiciones de equilibrio y no es raro encontrar objetos naturales como pequeños asteroides en el sistema solar.
En el caso del sistema Sol-Júpiter, alrededor de los puntos de Lagrange L4 y L5 se observan alrededor de 10.000 asteroides. Estos asteroides se llaman asteroides troyanos.
Los asteroides troyanos de Júpiter son tan numerosos que algunos de ellos tienen a su vez satélites naturales. Otros se presentan como un sistema binario en el sentido de que el cuerpo principal y su luna son de tamaños comparables. Este es el caso de (617) Patroclo (de unos 145 km de diámetro medio) con Menecio (de unos 98 km de diámetro medio) situado en la región L5. (16974) Iphthimé (unos 57 km de diámetro medio) con S/2013 (16974) (unos 35 km de diámetro medio) situada en la región L4. (29314) Eurydamas (unos 40 km de diámetro medio) con S/2005 (29314) (unos 24 km de diámetro medio) situada en la región L5.
Si estos sistemas binarios aún existen hoy en día, es porque son relativamente estables en escalas de tiempo considerables. De hecho, los dos objetos son lo suficientemente masivos entre sí y sus distancias mutuas son lo suficientemente cercanas como para que puedan considerarse como el mismo objeto. El sistema binario orbita alrededor de un centro de masa común llamado baricentro, lo suficientemente lejos de otros objetos celestes que puedan perturbarlo.
El asteroide troyano más grande de Júpiter, (624) Héctor (de unos 250 km de diámetro medio) se encuentra en la región L4 y tiene una luna asteroide llamada Scamandrios (de unos 12 km de diámetro medio). Scamandrios orbita en 71 horas a unos 957 km de la primaria.
En este caso, los dos objetos no tienen suficiente masa entre sí, la masa del objeto principal es claramente mayor que la del objeto secundario. La órbita del objeto más pequeño es regular porque se encuentra en una región de estabilidad suficientemente grande y no resuena con otros objetos o perturbaciones externas.
Dos satélites naturales de Saturno, Tethys y Dione, también tienen troyanos.
Los satélites troyanos de Tethys son Telesto ubicado alrededor del punto L4 de Lagrange y Calypso ubicado alrededor del punto L5 de Lagrange.
Los satélites troyanos de Dione son Hélène (L4) y Pollux (L5).
Los asteroides troyanos, ubicados cerca de las ubicaciones L4 y L5 del sistema, no están exactamente en el punto de Lagrange, sino que orbitan alrededor de él. Esta región extremadamente grande en la escala de un satélite permite la presencia de muchos objetos. La gravitación y la mecánica celeste equilibran naturalmente los movimientos de los troyanos.
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