¿Qué tan inusual es el sistema solar?

En la serie de la Fundación Isaac Asimov , los personajes principales buscan la Tierra perdida hace mucho tiempo. Hay dos características principales del sistema solar que parecen hacer que sea inusual entre los millones de sistemas habitados: los anillos de Saturno y el tamaño de la Luna .

Las conversaciones a continuación son principalmente entre Golan Trevize , ex militar, muy versado en astronomía, y Janov Pelorat , un profesor de historia ingenuo y recluso.

Los anillos de Saturno

"De eso hablaba el poema. Tres anillos anchos, concéntricos, más anchos que el planeta mismo".

Trevize dijo: "Nunca he oído hablar de tal cosa. No creo que los anillos puedan ser tan anchos. En comparación con el planeta que rodean, siempre son muy estrechos".

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"¿Es ese tipo de cosas comunes?" preguntó Bliss, asombrado.

"No", dijo Trevize. "Casi todos los gigantes gaseosos tienen anillos de escombros, pero tienden a ser débiles y estrechos. Una vez vi uno en el que los anillos eran estrechos, pero bastante brillantes. Pero nunca vi algo como esto; o escuché de eso tampoco".

Pelorat dijo: "Ese es claramente el gigante anillado del que hablan las leyendas. Si esto es realmente único-"

"Realmente único, hasta donde yo sé, o hasta donde la computadora sabe", dijo Trevize.

La luna

"Un satélite gigante es más difícil de aceptar. Ningún otro mundo habitado en la Galaxia tiene un satélite así. Los grandes satélites están invariablemente asociados con los gigantes gaseosos deshabitados e inhabitables. Como escéptico, prefiero no aceptar la existencia de la luna."

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"Sí. Está bastante más alejado del planeta de lo que cabría esperar, pero definitivamente gira en torno a él. Es solo del tamaño de un planeta pequeño; de hecho, es más pequeño que cualquiera de los cuatro planetas interiores que rodean el sol. Sin embargo, es grande para un satélite. Tiene al menos dos mil kilómetros de diámetro, lo que lo hace en el rango de tamaño de los grandes satélites que giran en torno a los gigantes gaseosos ".

"¿No más grande?" Pelorat parecía decepcionado. "¿Entonces no es un satélite gigante?"

"Sí, lo es. Un satélite con un diámetro de dos a tres mil kilómetros que rodea un enorme gigante gaseoso es una cosa. Ese mismo satélite que rodea un pequeño planeta rocoso habitable es otra muy distinta. Ese satélite tiene un diámetro de más de un cuarto el de la Tierra. ¿Dónde has oído hablar de una paridad tan cercana que involucra un planeta habitable? "

Pelorat dijo tímidamente: "Sé muy poco de esas cosas".

Trevize dijo: "Entonces toma mi palabra, Janov. Es único. Estamos viendo algo que es prácticamente un planeta doble, y hay pocos planetas habitables que tengan algo más que guijarros orbitando sobre ellos. Janov, si lo consideras gigante de gas con su enorme sistema de anillos en el sexto lugar, y este planeta con su enorme satélite en el tercero, de los cuales sus leyendas le contaron, contra toda credibilidad, antes de que los haya visto, entonces ese mundo que está viendo debe ser Tierra. No puede ser otra cosa. Lo hemos encontrado, Janov; lo hemos encontrado ".

^{Las citas son de Foundation's Edge (1982) y Foundation and Earth (1986).}

Mi pregunta tiene dos partes:

1. ¿Son generalmente correctas las diversas descripciones y hechos dados anteriormente?
2. ¿Qué tan inusuales son los anillos de Saturno y la Luna en comparación con otros sistemas que hemos observado?

Primero, Azimov estaba escribiendo (Edge 1982 y Earth 1986) antes de que los primeros planetas solares adicionales fueran detectados tentativamente (1989), o definitivamente detectados 1991 o 1992. Entonces, lo que escribió no podía basarse en ningún dato real sobre planetas solares adicionales, y debe haber sido una suposición educada.

Sin embargo, ambos libros fueron escritos después del descubrimiento de Charon, por lo que puede haber sido mal aconsejado para afirmar que las grandes lunas eran poco probables alrededor de los gigantes no gaseosos.

Personalmente, creo que es poco probable que las conjeturas de la gran luna y el amplio anillo planetario funcionen. Poco común tal vez pero no lo suficientemente raro para el propósito de Azimov.

Si lo crees, ya hemos descubierto un exoplaneta con un sistema de anillo más impresionante que el de Saturno.

Como complemento:

• Lo que dijo Conrad sobre los sistemas de anillos es cierto, tenemos una posible primera detección, pero no nos acercamos a las detecciones para afirmar que tales fenómenos son normales. Además, nuestro conocimiento sobre eso no cambiará mucho en los próximos años. Con las próximas misiones fotométricas en tránsitos como el TESS de la NASA o el PLATO de la ESA , probablemente solo podamos detectar este tipo de sistemas de anillos más grandes que Saturno. Esto se debe simplemente al hecho de que los sistemas de anillo pequeños no darán una señal de tránsito lo suficientemente fuerte como para ser detectada.
  Entonces, en total, no sabremos sobre la normalidad de los anillos de Saturns por bastante tiempo.
• Lunas terrestres: existen ideas para detectar exomoons, pero generalmente también dependen de mediciones fotométricas. Las variaciones de tiempo de tránsito pueden conducir a pistas de exomoons. También las lunas muy grandes podrían conducir a señales detectables en la fotometría, pero la detección de velocidad radial de exomoons está fuera de discusión en este momento.
  Entonces, en total: las distribuciones de Exomoon son totalmente desconocidas en este momento y lo serán, por las mismas razones que las distribuciones de anillos planetarios permanecen desconocidas durante algún tiempo.

Si bien esto suena un poco depresivo con respecto a la búsqueda de anillos y lunas alrededor de los exoplanetas, tenemos que entender que esto se debe al hecho de que en este momento esas preguntas no son uno de los principales factores científicos detrás de las próximas misiones de exoplanetas.
Todavía estamos tratando de comprender a fondo las poblaciones de exoplanetas, antes de pasar a los desafíos mucho más difíciles de detectar las señales mucho más débiles de lunas y anillos.

Dicho esto, estoy convencido de que la pregunta de la luna / anillo en algún momento en el futuro se moverá mucho más hacia el enfoque científico. Esto se debe simplemente a que, al menos para los gigantes gaseosos, las lunas y los anillos deberían ser teorías de 'formación fina' de la formación de planetas. Esto sucede en el sentido de que cuando crecen los gigantes gaseosos, en algún momento tendrán un subdisc de gas y polvo formándose dentro de su propia esfera Hill que eventualmente hará algo interesante. Comparar lo que hacen esos subdiscos con las teorías de la formación de luna y anillo nos enseñará cómo funcionan esos procesos en detalle.

También +1 para Asimov debido a prejuicios personales no profesionales.