En el movimiento de los planetas y satélites del universo, encontramos una curiosa armonía que impide que ciertos objetos puedan llegar a chocar. Por ejemplo, Plutón y Neptuno nunca se acercan demasiado entre sí. Es un mecanismo al que llamamos resonancia orbital... 
Parece un nombre un tanto críptico. Además, en muchas ocasiones se hace referencia a él siendo todavía más enigmáticos. Porque, a veces, las cifras incluso no si empre hacen mención al mismo dato. Por ejemplo, la Luna está en resonancia 1:1. También llamada rotación síncrona.
Vamos por partes. En su concepto más simple, la resonancia orbital es el nombre que recibe un fenómeno gravitacional en el que dos objetos orbitan alrededor de otro en sincronía. El caso más conocido seguramente sea el de Plutón y Neptuno, que están en una resonancia orbital 2:3.
Es decir, por cada 2 vueltas alrededor del Sol de Plutón, Neptuno da 3. En este caso, el objeto de referencia es el Sol. Otra resonancia orbital muy conocida es la de los satélites galileanos (llamados así porque fueron descubiertos por Galileo), que es aún más compleja.
Los cuatro satélites galileanos son Ío, Europa, Ganímedes y Calisto (por orden de distancia a Júpiter). De ellos, Ganímedes, Europa e Ío están en una resonancia 1:2:4. En este caso, lo que medimos son las vueltas de cada satélite alrededor de Júpiter:
Por cada vuelta que da Ganímedes, Europa completa dos e Ío cuatro vueltas. No es una simple curiosidad. En este caso, la resonancia orbital tiene un papel estabilizador. Permite que los objetos se mantengan constantemente en una órbita segura:
Es el mismo caso que sucede con la resonancia entre Neptuno y Plutón. Es una resonancia 3:2. En este caso, la referencia la tenemos en el Sol. Por lo que por cada dos vueltas de Plutón alrededor de nuestra estrella, Neptuno completa tres. Nunca se acercan demasiado entre sí.
Cada vez que Plutón se acerca a su perihelio (el punto más cercano de su órbita al Sol), Neptuno se encuentra siempre lo suficientemente lejos como para que su gravedad no desestabilice su órbita. De hecho, eso nos cuenta algo sobre el Sistema Solar:
Presumiblemente hubo muchos otros objetos en esa misma región, cruzando la órbita de Neptuno. Su destino, sin embargo, fue ser expulsados por las perturbaciones gravitatorias del gigante al no estar en resonancia orbital. De hecho, hay otras resonancias estables.
Que son las que permiten que los objetos transneptunianos no sean expulsados del Sistema Solar. Podemos encontrar resonancias orbitales, a decir verdad, a lo largo y ancho de nuestro sistema. No solo entre satélites y planetas. También en zonas como el cinturón de asteroides.
Allí, encontramos varias regiones que tienen resonancias 3:2, 4:3 y 1:1 con Júpiter. Por ejemplo, en la región 3:2 están los asteroides de la familia Hilda (completan 3 vueltas alrededor del Sol por cada 2 de Júpiter) y en la resonancia 4:3 están los de la familia Thule.
La región 1:1 no es del cinturón de asteroides. Se refiere a los asteroides troyanos, los que están en la misma órbita de Júpiter, dentro de los puntos de Lagrange L4 y L5. Tardan lo mismo que el planeta en completar una vuelta alrededor del Sol:
Volvamos al cinturón de asteroides. Si hay lugares con una resonancia orbital estable, podemos suponer que debe haber regiones que tengan una resonancia orbital inestable, ¿verdad? Son los huecos de Kirkwood, donde la densidad de asteroides es mucho más baja que en el resto.
Los huecos de Kirkwood se corresponden con algunas resonancias como 3:1, 5:2, 7:3 y 2:1 con Júpiter. Los asteroides que estaban allí, porque seguramente los hubo en el pasado, fueron expulsados por la interacción gravitacional con Júpiter. Son órbitas inestables.
De tal manera que un asteroide en una de esas resonancias termina teniendo una órbita más excéntrica. Es decir, más elíptica. Eso provoca que termine teniendo algún encuentro cercano con los planetas rocosos del interior del Sistema Solar y pierdan la resonancia.
En Saturno también nos encontramos una resonancia orbital. Sus espectaculares anillos se mantienen, en parte, gracias a la resonancia orbital de algunos de sus satélites (llamados satélites pastores) que tienen resonancias 1:1 y 2:1 con el planeta:
Sin embargo, como veíamos antes, las resonancias no siempre hacen referencias a planetas u objetos en relación a un tercero. La Luna está en rotación síncrona. Tarda tanto tiempo en dar una vuelta sobre sí misma como alrededor de la Tierra. Podríamos decir que es resonancia 1:1.
Pero, en este caso, una resonancia de giro-orbital. El mismo tipo se utiliza para describir el comportamiento de Mercurio. Su resonancia es 3:2 con el Sol. Rota 3 veces sobre sí mismo por cada 2 órbitas que completa alrededor de nuestra estrella:
La resonancia giro-orbital (en inglés se llama “spin-orbit resonance”) se centra exclusivamente en eso, las rotaciones y órbitas que hace un objeto al moverse alrededor de otro. Pero no es el único tipo de resonancia que conocemos ni que hemos visto en el hilo.
La resonancia que describen Ío, Europa y Ganímedes es una resonancia de Laplace. Se llama así por el erudito francés Pierre-Simon Laplace, que la descubrió al estudiar el movimiento, precisamente de esos satélites. Se aplica, específicamente, a las resonancias de tres objetos.
Por lo que una resonancia de Laplace es aquella en la que podemos expresar las órbitas de tres objetos celestes como números enteros. En el Sistema Solar solo tenemos un caso, pero se ha observado el mismo comportamiento en otros sistemas planetarios, como Gliese 876.
Hay resonancias también más complejas. Los satélites Miranda, Ariel, Titania y Umbriel, todos ellos de Urano, estuvieron en diferentes resonancias entre sí en el pasado. Por ejemplo, Ariel y Miranda tuvieron una resonancia 3:5. Umbriel y Miranda, por su parte, 1:3.
Eso permitiría explicar por qué ahora mismo están en órbitas poco circulares. Hay otros tipos de resonancias orbitales menos populares. Como la resonancia secular, que sucede cuando la órbita de dos objetos precede al mismo tiempo. Dicho así quizá suene un poco críptico.
Como quizá sepas, la precesión de una órbita es el fenómeno por el que la orientación de una órbita, en relación al objeto al que orbita, va cambiando a lo largo del tiempo. En el caso de una resonancia secular, tenemos dos objetos que tienen una precesión de su órbita idéntica.
Por ejemplo, un planeta pequeño en resonancia secular con mucho más grande experimentará la precesión de su órbita al mismo ritmo que uno más grande. En una escala de tiempo lo suficientemente grande, puede provocar pequeños cambios en la órbita del objeto más pequeño.
Saturno es el responsable de varias resonancias seculares. Hay una, por ejemplo, en la que la precesión del eje de rotación de Saturno y la del eje orbital de Neptuno es la mismas. Las dos tardan 1,87 millones de años en completarse. Algo que, además, podría ser clave.
Porque parece la causa más probable para explicar la inclinación del eje de Saturno, de 26,7º, cuando todo indica que debería ser mucho más pequeña y mucho más similar a la inclinación del eje de Júpiter (de solo 3,1º). Seguramente, al principio, eran similares.
Pero eso fue cambiando a medida que el Cinturón de Kuiper se vacíaba. La precesión de la órbita de Neptuno también se debió ir reduciendo hasta que, finalmente, encajó con la precesión de la rotación de Saturno. Del Cinturón de Kuiper hablé aquí:
También hay una resonancia secular entre Saturno y el cinturón de asteroides que, en parte, es responsable de que esa región del espacio sea así. Los asteroides que se acercan a esa resonancia terminan en órbitas muy elípticas que les llevan a cruzarse con Marte.
A partir de ahí, terminan siendo expulsados del cinturón de asteroides. Estos son, solo, algunos ejemplos de resonancias orbitales que podemos encontrar en el Sistema Solar. Queda una que resulta intrigante por su implicación en un futuro muy lejano, relacionada con Mercurio.
Se cree que podría estar en resonancia secular con Júpiter. En ese caso, en unos 4 500 o 5 000 millones de años, podría tener un 1% de posibilidades de colisionar con Venus. Parece que va a ser una época movidita entre unas cosas y otras…
En definitiva, el universo está repleto de pequeños detalles que nos recuerdan que es una gigantesca maquinaria que no deja de funcionar. ¡Y esa maquinaria no siempre es perfecta, aunque podría parecer lo contrario en muchas ocasiones!
¡Fin del hilo!
¡Ya está el hilo disponible como Momento de Twitter!
twitter.com/i/moments/1012…
twitter.com/i/moments/1012…
