Las órbitas y la esfera de Hill

Los planetas orbitan alrededor de estrellas. Las estrellas, a su vez orbitan alrededor de la galaxia… Te suena, ¿verdad? Ricemos el rizo un poco más. Entre otras cosas, para poder hacernos una mejor idea de cuáles son las posibles órbitas que puede describir un planeta (o un satélite, y quizá hasta una estrella) y a qué nos referimos con cada una.

La órbita según su centro

La órbita aproximada del Sol (en amarillo) alrededor del centro de la galaxia.  Crédito: NASA

La órbita aproximada del Sol (en amarillo) alrededor del centro de la galaxia.
Crédito: NASA

Si queremos ponernos exquisitos, seguramente lo más correcto sería decir que no hay muchos tipos de órbita. Siempre y cuando sólo lo entendamos como un objeto orbitando en torno a otro. En esa definición, la escala más grande (excluyo en este caso las galaxias, porque es harina de otro costal) sería la de la órbita galáctica. En ella se encuentran todos los objetos que orbitan alrededor del centro de una galaxia. Es decir, nuestro Sol, sin ir más lejos.

Pero no sólo las estrellas están en órbitas galácticas. También puede haber planetas interestelares. Es decir, planetas que, por algún motivo, han sido expulsados de la influencia del sistema estelar en el que se encontraban, y han pasado a orbitar alrededor de la galaxia. No es descartable que esos planetas puedan ser capturados, más adelante, por alguna estrella errante.

Si bajamos un peldaño en la escala, lo siguiente sería una órbita estelar. Si es alrededor del Sol, es una órbita heliocéntrica. Aquí seguramente te venga a la mente sólo planetas girando alrededor de estrellas. En realidad hay más objetos. Los asteroides, cometas y otros planetesimales también describen órbitas estelares. Si una estrella orbita alrededor de otra, tenemos un sistema binario (y creemos que alrededor de una tercera parte de las estrellas de la Vía Láctea están en una configuración binaria).

Las órbitas de los diferentes objetos del Sistema Solar. Crédito:  NASA / JPL-Caltech / R. Hurt

Las órbitas de los diferentes objetos del Sistema Solar.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt

Ricemos el rizo todavía más. Si las dos estrellas están lo suficientemente cerca, podemos añadir una tercera estrella en órbita circumbinaria. Es decir, que la órbita sea alrededor de las dos estrellas, en vez de sólo una de ellas. ¿Te parece un caso extraño? Pues el sistema de este tipo más cercano es Alfa Centauri (además, es el sistema estelar más cercano a nuestro planeta), que está compuesto por un sistema binario (llamado Alfa Centauri A y Alfa Centauri B) y una estrella que orbita a su alrededor: Próxima Centauri. Por supuesto, los planetas también pueden estar en órbitas circumbinarias. Informalmente la prensa los llama Planetas Tatooine y conocemos la existencia de, al menos, una docena de ellos.

Si seguimos bajando de peldaños, tendríamos que pasar a las órbitas planetarias. Es decir, objetos que giren en torno a un planeta. Aquí las opciones ya se reducen (excluimos las creaciones artificiales, por supuesto) ya que lo único que puede orbitar alrededor de un planeta sería otro planeta (que formaría un sistema binario, Plutón y Caronte son dos planetas enanos que, para muchos astrónomos, forman un sistema planetario binario) o un satélite (como puede ser la Luna alrededor de la Tierra).

Si bajamos, sólo nos quedaría un último peldaño. Las órbitas satelitales (por darles algún nombre) que serían las órbitas de objetos alrededor de satélites. Sí, has leído bien. La Luna podría tener su propia luna. Es más, hemos visto hasta pequeños asteroides que tienen sus propios satélites, como por ejemplo, el asteroide 1994 CC (uno de los muchos asteroides cercanos a la Tierra) que a falta de uno, tiene dos satélites a su alrededor.

Hasta aquí bien, ¿no? (al menos eso es lo que espero). Bien, pues ahora pregúntate… ¿por qué la Luna órbita alrededor de la Tierra, y no del Sol, que es mucho más masivo?

La esfera de Hill

En esta tabla puedes ver el tamaño de las esferas de Hill de diversos planetas del Sistema Solar.

En esta tabla puedes ver el tamaño de las esferas de Hill de diversos planetas del Sistema Solar.

La respuesta más evidente a la pregunta es que la Tierra está mucho más cerca de la Luna que el Sol, así que su influencia gravitacional es mucho mayor. Lo cual es totalmente cierto. Pero hace falta profundizar un poco más… ¿cuál es la distancia máxima a la que un objeto podría orbitar alrededor de la Tierra sin que se lo quite la gravedad del Sol? Se puede calcular, y a esa esfera la llamamos la Esfera de Hill (también la llamamos Esfera de Roche y esfera de influencia gravitacional), ya que fue un concepto propuesto por el astrónomo americano George William Hill.

Es decir, la Esfera de Hill es, básicamente, la zona alrededor de un objeto en el que su gravedad es más fuerte que la del objeto más masivo (y distante) alrededor del que orbita. Si lo simplificásemos a lo grande (intervienen muchos otros factores), se podría decir que casi todas esas órbitas anteriores se pueden definir como esferas de Hill. Un objeto que esté fuera de la esfera de Hill del Sol orbitará alrededor de la galaxia. Del mismo modo, un objeto fuera de la esfera de Hill de la Tierra, orbitará alrededor del Sol, y podríamos seguir reduciendo niveles del mismo modo que hemos hecho con las órbitas.

Esta recreación artística (con tamaños muy exagerados) es una representación de con qué frecuencia hay planetas alrededor de estrellas en la Vía Láctea. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Esta recreación artística (con tamaños muy exagerados) es una representación de con qué frecuencia hay planetas alrededor de estrellas en la Vía Láctea.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Así, podríamos decir que la esfera de Hill del Sol es de unos 3,6 años-luz. Es decir, llegaría a menos de un año-luz de distancia de Próxima Centauri, aunque, en la realidad, la distancia en la que podría haber una órbita estable alrededor del Sol sería mucho menor. En el caso de la Tierra, la esfera de Hill es de 1,5 millones de kilómetros. En esa distancia, la influencia gravitacional de la Tierra es superior a la del Sol. La Luna tiene su propia esfera de Hill, que es de unos 58.000 kilómetros.

Para rematar este artículo, solo me queda recordar que, del mismo modo que hay un límite superior a la zona de influencia de un objeto, también hay un límite inferior (el límite de Roche). Por debajo de él, el satélite que orbita alrededor de un objeto mucho más masivo termina siendo destrozado por la influencia gravitacional de su anfitrión. En el caso de la Tierra y la Luna, el límite de Roche esta a unos 6.000 kilómetros de nuestro planeta, así que la Luna está segura (de hecho, se aleja de nosotros). Sin embargo, Tritón, un satélite de Neptuno, parece que no tendrá tanta suerte

Referencias: Wikipedia

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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4 Respuestas

  1. Aborash dice:

    Imagina que por un casual estuviésemos en la esfera de Hill de júpiter, y orbitásemos a su alrededor, en vez del sol. En ese caso ¿se nos consideraría planeta o satélite? (y suponiendo que tuviéramos nuestra propia Luna igualmente).

    • Si estuviésemos en la esfera de Hill de Júpiter, orbitaríamos alrededor de Júpiter, así que seríamos un satélite de Júpiter, y la Luna sería un satélite de la Tierra (y sí, ¡los satélites pueden tener satélites a su vez!)

  2. Arnoldo De la Hoz dice:

    Leído.

  1. 13 octubre, 2015

    […] y se solidificó en la superficie, o que quizá Jápeto tuviera un sistema de anillos debido a su esfera de Hill y que la cordillera procediese de la acumulación del material de ese anillo. Pero no es la única […]

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