Δορυφόροι μικρών πλανητών

Ως δορυφόρος ενός πλανητοειδή (ή μικρού πλανήτη) (αγγλικά: minor planet moon) μπορεί να οριστεί ένας πλανητοειδής που κινείται σε τροχιά γύρω από έναν άλλο, σαν να ήταν ο φυσικός του δορυφόρος. Οι ανακαλύψεις γύρω από την ύπαρξη δορυφόρων αστεροειδών (και διπλών συστημάτων γενικότερα) ήταν σημαντικές, διότι τα στοιχεία της τροχιάς τους μπορούν να υπολογιστούν από τη μάζα και τη πυκνότητα του κύριου αστεροειδούς, επιτρέποντας την καταγραφή των φυσικών τους χαρακτηριστικών που διαφορετικά θα ήταν δύσκολο να εξαχθούν. Μέχρι τον Ιούνιο του 2023, 495 πλανητοειδείς είχε διαπιστωθεί πως διαθέτουν δορυφόρο.

 Σε αντίθεση με τους όρους δορυφόρος ή φεγγάρι, για την περίπτωση των πλανητοειδών χρησιμοποιείται ο όρος διπλό σύστημα (binary) (ή τριπλό σύστημα - triple – για συστήματα με δύο δορυφόρους). Αν ένα σώμα είναι αρκετά μεγαλύτερο από το άλλο, συνηθίζεται να αναφέρεται ως πρωτεύων ενώ το δεύτερο ως δευτερεύων σώμα. Ο όρος διπλός αστεροειδής (double asteroid) συνηθίζεται να χρησιμοποιείται όταν τα δύο σώματα έχουν το ίδιο σχεδόν μέγεθος, ενώ ο όρος διπλό σύστημα χρησιμοποιείται ανεξάρτητα από το μέγεθος των δύο σωμάτων. Στη περίπτωση που το διπλό σύστημα αποτελείται από δύο περίπου, ίδιου μεγέθους, αστεροειδής, το Κέντρο Πλανητοειδών (Minor Planet Center - MPC) τους αναφέρει με τον όρο binary companions (διπλά συστήματα), και δεν αναφέρει τον μικρότερο ως δορυφόρο του άλλου. Ένα παράδειγμα τέτοιου συστήματος είναι το σύστημα 90 Αντιόπη, που ανακαλύφθηκε τον Αύγουστο του 2000. Για τους μικρούς σε μέγεθος δορυφόρους χρησιμοποιείται ανεπίσημα και ο όρος moonlet (μικρός δορυφόρος), ο οποίος επίσης χρησιμοποιείται και για μικρά αντικείμενα που βρίσκονται ενσωματωμένα στους δακτυλίους του Κρόνου. Μέχρι τον Ιούνιο του 2023, 495 πλανητοειδείς με δορυφόρο έχουν ανακαλυφθεί, συνολικά 515 δορυφόροι: 93 αντικείμενα που βρίσκονται κοντά στη Γη (Γεωπλήσια αντικείμενα), από αυτά 3 με δύο δορυφόρους 32 αστεροειδείς που η τροχιά τους τέμνει την τροχιά του Άρη (Mars-crossers), από αυτούς ο 1 με δύο δορυφόρους 240 στην Κύρια ζώνη αστεροειδών, από αυτούς οι 8 με δύο δορυφόρους και 1 με 3 δορυφόρους 6 Τρωικοί Αστεροειδείς του Δία (Τρωική Ομάδα) 124 μεταποσειδώνια αντικείμενα με δορυφόρους, από τα οποία 2 με δύο δορυφόρους και 1 (Πλούτωνας) με πέντε.Η υπόθεση για την πιθανή ύπαρξη δορυφόρων πλανητοειδών προτάθηκε για πρώτη φορά το 1901 από τον Γάλλο αστρονόμο Σαρλ Αντρέ στο διεθνές αστρονομικό περιοδικό Astronomische Nachrichten, προτείνοντας πως ο 433 Έρως θα μπορούσε να ήταν ένας διπλός αστεροειδής. Η υπόθεση αναθερμάνθηκε στις αρχές του 1978, όταν σύμφωνα με μία επιπρόσθηση του αστέρα SAO 120774, η οποία παρατηρήθηκε από διάφορες πηγές, προτάθηκε για τον αστεροειδή 532 Ηράκλεια η άποψη πως έχει έναν δορυφόρο, ενώ υπήρχαν δημοσιεύσεις πως και άλλοι αστεροειδείς είχαν συντρόφους (κοινώς αναφερόμενοι ως δορυφόροι) τα προηγούμενα και τα επόμενα χρόνια. Το 1993 έγινε η πρώτη επαλήθευση μιας τέτοιας θεωρίας, όταν πιστοποιήθηκε πως ο Δάκτυλος περιφέρεται γύρω από τον αστεροειδή 243 Ίδη, όπως έδειξαν εικόνες από τη διαστημική συσκευή Γαλιλαίος. Ο δεύτερος δορυφόρος αστεροειδούς ανακαλύφθηκε γύρω από τη 45 Ευγενία το 1998. Το 2001, ο 617 Πάτροκλος και ο ισομεγέθης του Μενοίτιος έγινε το πρώτο διπλό σύστημα στη περιοχή των Τρωικών αστεροειδών του Δία. Το πρώτο διπλό σύστημα στα μεταποσειδώνια αντικείμενα, εξαιρουμένου του συστήματος του Πλούτωνα - Χάροντα (ο Χάροντας ανακαλύφθηκε το 1978), ήταν αυτό του 1998 WW31 που ανακαλύφθηκε το 2002. Το 2005, ανακαλύφθηκε πως ο αστεροειδής 87 Σύλβια έχει δύο δορυφόρους, κάνοντάς τον, το πρώτο τριπλό αστεροειδή. Ακολούθησε η ανακάλυψη ενός δεύτερου δορυφόρου του 45 Ευγενία. Επίσης το 2005, ανακαλύφθηκε πως το αντικείμενο της Ζώνης του Κάιπερ, η Χαουμέια έχει δύο δορυφόρους, κάνοντάς το, το δεύτερο αντικείμενο της Ζώνης Κάιπερ μετά τον Πλούτωνα που έχει πάνω από έναν δορυφόρους (ο Πλούτωνας έχει 5 δορυφόρους). Άλλα γνωστά τριπλά συστήματα είναι αυτά του 3749 Μπάλαμ (Μάρτιος 2008), 216 Κλεοπάτρα (Σεπτέμβριος 2008), 93 Μινέρβα (Αύγουστος 2009), 130 Ηλέκτρα (Δεκέμβριος 2014) και 107 Καμίλλη (Αύγουστος 2016). Τα στοιχεία για τους πληθυσμούς των διπλών αντικειμένων είναι ακόμα ετερόκλητα. Εκτός από τις αναπόφευκτες παρατηρητικές διαφορές (εξάρτηση από την απόσταση από τη Γη, το μέγεθος, τη λευκαύγεια και τη σύσταση των συστατικών), και η συχνότητα εμφάνισης πλανητοειδών με δορυφόρους εμφανίζεται να είναι διαφορετική μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών. Μεταξύ των αστεροειδών, ένα κατ' εκτίμηση 2% έχει δορυφόρους. Μεταξύ των μεταποσειδώνιων αντικειμένων (TNO), ένα κατ' εκτίμηση 11% θεωρούνται διπλά ή πολλαπλά αντικείμενα, αλλά τρία στα τέσσερα από τα μεγάλα γνωστά TNO (75%) έχουν τουλάχιστον έναν δορυφόρο. Περισσότερα από 20 διπλά συστήματα είναι γνωστά, σε κάθε μία από τις τρεις κύριες ομάδες: Στα Γεωπλήσια αντικείμενα, τους αστεροειδής Κύριας Ζώνης, και τα μεταποσειδώνια αντικείμενα. Σε αυτόν τον αριθμό δεν περιλαμβάνονται πολυάριθμες υποθέσεις, που βασίζονται απλώς σε ελαφρές παραλλαγές κάποιων καμπυλών. Κανένα διπλό σύστημα δεν έχει βρεθεί μέχρι τώρα μεταξύ των Κενταύρων με ημιάξονα μικρότερο από αυτόν του Ποσειδώνα. Εντούτοις, αν χρησιμοποιούσαμε έναν πιο εκτεταμένο ορισμό για τους κενταύρους, ως αντικείμενα, δηλαδή, με ασταθείς τροχιές και με περιήλιο μέσα στην τροχιά του Ποσειδώνα, το πρώτο διπλό σύστημα κενταύρου θα ήταν αυτό του 42355 Τυφών (προηγουμένως γνωστό ως 2002 CR46) που προσδιορίστηκε το 2006. Η προέλευση των δορυφόρων των αστεροειδών δεν είναι αυτήν την περίοδο γνωστή με βεβαιότητα, και υπάρχουν διάφορες θεωρίες. Μια ευρέως αποδεκτή θεωρία είναι ότι σχηματίζονται από τα συντρίμμια που εκτοξεύονται μακριά από τον πρωτεύων αστεροειδή, έπειτα από μια σύγκρουση. Μπορεί επίσης να διαμορφωθεί ένα τέτοιο σύστημα όταν συλλαμβάνεται ένα μικρό αντικείμενο από τη βαρύτητα ενός μεγαλύτερου. Ο σχηματισμός από τη σύγκρουση περιορίζεται από τη στροφορμή των κομματιών δηλ. από τις μάζες και την απόστασή τους. Στα διπλά συστήματα που τα δύο μέρη είναι κοντά μεταξύ τους, ισχύει συνήθως αυτό το πρότυπο (π.χ. Πλούτωνας/Χάρος). Τα διπλά συστήματα, εντούτοις, με πιο απομακρυσμένα μέρη, με τα στοιχεία των συγκρίσιμων μεγεθών, είναι απίθανο να έχουν ακολουθήσει αυτό το σενάριο, εκτός αν έχει χαθεί μάζα κατά τη διάρκεια του συμβάντος. Οι αποστάσεις των κομματιών για τα γνωστά διπλά συστήματα ποικίλλουν από μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα (243 Ίδη, 3749 Μπάλαμ) σε περισσότερα από 3.000 χλμ (379 Χουένα) για τους αστεροειδής. Μεταξύ των μεταποσειδώνιων αντικειμένων, ποικίλλουν από 3.000 έως 50.000 χλμ. Το τι θεωρείται «χαρακτηριστικό» για ένα διπλό σύστημα τείνει να εξαρτηθεί από τη θέση του στο ηλιακό σύστημα (πιθανόν λόγω των διαφορετικών τρόπων προέλευσης και της διάρκειας ζωής τέτοιων συστημάτων στους διαφορετικούς πληθυσμούς των πλανητοειδών). Μεταξύ Γεωπλήσιων αντικειμένων (near-Earth objects - NEO), οι δορυφόροι τείνουν να περιφέρονται σε τροχιά με αποστάσεις της τάξης 3 με 7 ακτίνων του πρωτεύοντος, και να έχουν τις διαμέτρους δύο με περισσότερες φορές μικρότερους από αυτούς. Δεδομένου ότι αυτά τα διπλά συστήματα τέμνουν τις τροχιές των εσωτερικών πλανητών, θεωρείται ότι οι παλιρροιακές πιέσεις, που εμφανίζονται όταν ένα αντικείμενο περνά κοντά από έναν πλανήτη, είναι αρμόδιες για το σχηματισμό πολλών από αυτά, αν και οι συγκρούσεις θεωρούνται επίσης ένας παράγοντας για τη δημιουργία τέτοιων δορυφόρων.Μεταξύ των αστεροειδών της Κύριας Ζώνης, οι δορυφόροι είναι συνήθως πολύ μικρότεροι από τους πρωτεύοντες (μια αξιοσημείωτη εξαίρεση το σύστημα της 90 Αντιόπης), και τροχιά σε απόσταση περίπου 10 φορές την ακτίνα του πρωτεύοντος. Πολλά από τα δυαδικά συστήματα είναι εδώ μέλη οικογενειών αστεροειδών, και ένα μεγάλο ποσοστό των δορυφόρων αναμένεται πως ήταν κομμάτια ενός σώματος, του οποίου η διάσπαση προήλθε μετά από μια σύγκρουση αστεροειδών.Μεταξύ των μεταποσειδώνιων αντικειμένων (TNO), είναι κοινό τα δύο μέρη να έχουν παραπλήσιο μέγεθος, ενώ ο ημιάξονας τροχιάς τους να είναι πολύ μεγαλύτερος − για 100 έως 1.000 ακτίνες του πρωτεύοντος. Ένα σημαντικό ποσοστό αυτών των διπλών συστημάτων αναμένεται να είναι αρχέγονο. Μεταξύ των πλανητών νάνων, είναι 90% σίγουρο ότι η Δήμητρα δεν έχει κανένα δορυφόρο μεγαλύτερο από 1 χλμ. σε μέγεθος, υποθέτοντας ότι αν υπήρχε θα είχαν την ίδια λευκαύγεια. Ο Πλούτωνας έχει 5 δορυφόρους. Ο μεγαλύτερος δορυφόρος του, ο Χάροντας, έχει μέγεθος μεγαλύτερο από το μισό του ίδιου του Πλούτωνα και είναι αρκετά μεγάλος ώστε να βάλει σε τροχιά ένα σημείο έξω από την επιφάνεια του Πλούτωνα. Στην πραγματικότητα, κάθε ένας επηρεάζει τον άλλο, διαμορφώνοντας ένα διπλό σύστημα που ανεπίσημα χαρακτηρίζεται ως ένας διπλός-πλανήτης-νάνος. Ο Πλούτωνας έχει άλλους τέσσερις δορυφόρους, τη Νύχτα, την Ύδρα, τον Κέρβερο και τη Στύγα που είναι πολύ μικρότεροι και περιφέρονται γύρω από το σύστημα Πλούτωνας-Χάροντας. Ο Μακεμάκε έχει ένα γνωστό δορυφόρο τον S/2015 (136472) 1. Η Έρις έχει ένα γνωστό δορυφόρο, τη Δυσνομία. Η ακτίνα της, βασισμένη στη φωτεινότητά της, υπολογίζεται πως είναι 50 έως 125 χλμ. Η Χαουμέια έχει δύο μικρούς δορυφόρους με ακτίνες που υπολογίζονται περίπου σε 155 χλμ. (Χιιάκα) και 85 χλμ. (Ναμάκα).