Las lunas gigantes de Júpiter evitan que tenga anillos como Saturno

Cuando se pronuncia el nombre Saturno, ¿qué viene a la mente? Para la mayoría de las personas, la respuesta probablemente sea “su fabuloso sistema de anillos”. No hay duda de que son icónicos, pero lo que quizás sea menos conocido es que Júpiter, Urano y Neptuno tienen sus propios sistemas de anillos. Sin embargo, mientras que los anillos de Saturno están compuestos principalmente de partículas de hielo (lo que los hace altamente reflectantes), los anillos de Júpiter están compuestos principalmente de granos de polvo. Mientras tanto, Urano y Neptuno tienen anillos de partículas extremadamente oscuras conocidas como tolinas que son muy difíciles de ver. Por esta razón, ninguno de los otros gigantes gaseosos recibe mucho reconocimiento por sus anillos.

Sin embargo, la pregunta de por qué Júpiter no tiene anillos más grandes y espectaculares que Saturno ha estado preocupando a los astrónomos durante bastante tiempo. Como el más grande y más masivo de los dos cuerpos, Júpiter debería tener anillos que empequeñecerían a los de Saturno en comparación. Es posible que este misterio finalmente se haya resuelto gracias a una nueva investigación realizada por un equipo de Riverside de la Universidad de California. Según su estudio, las lunas masivas de Júpiter (también conocidas como las lunas galileanas de Júpiter) impidieron que desarrollara un sistema de anillos grande, brillante y hermoso que avergonzaría a Saturno.

La investigación fue realizada por Esteban R. Kaneprofesor de astronomía y astrofísica planetaria en la Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra en UC Riverside, y su estudiante de posgrado Zhexing Li. El artículo que describe su trabajo, “La viabilidad dinámica de un sistema de anillos de Júpiter extendido”, apareció recientemente en línea y pronto se publicará en el Revista de Ciencias Planetarias. Como dijo Kane en un artículo reciente con Noticias de la Universidad de California en Riversideel misterio de los anillos perdidos de Júpiter es uno que él y Li estaban muy motivados para abordar.

Ilustración de Júpiter y los satélites galileanos. Crédito: NASA

“Durante mucho tiempo me ha preocupado por qué Júpiter no tiene anillos aún más asombrosos que avergonzarían a los de Saturno”, dijo. “Si Júpiter los tuviera, nos parecerían aún más brillantes porque el planeta está mucho más cerca que Saturno”. Para su estudio, el equipo realizó una serie de simulaciones dinámicas de N-cuerpos que representaron las órbitas de las lunas galileanas de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes y Calisto) y la disponibilidad de material de anillo.

Sus resultados indican que parte del material helado de los anillos de Saturno puede provenir de los cometas, que también fueron responsables de distribuir agua a los planetas del Sistema Solar interior hace miles de millones de años. Júpiter habría estado sujeto al mismo nivel de actividad de cometas en su historia temprana, pero la gravedad de sus lunas masivas era lo suficientemente fuerte como para empujar este hielo fuera de la órbita de Júpiter (o cambiar la órbita del hielo lo suficiente como para que chocó con sus lunas). Como explicó Kane:

“Los planetas masivos forman lunas masivas, lo que les impide tener anillos sustanciales. No sabíamos que estos anillos efímeros existían hasta que pasó la nave espacial Voyager porque no podíamos verlos. Para nosotros, los astrónomos, son las salpicaduras de sangre en las paredes de la escena de un crimen. Cuando miramos los anillos de los planetas gigantes, es evidencia de que sucedió algo catastrófico para poner ese material allí”.

Si bien Saturno tiene muchas lunas prominentes propias, solo titanio rivaliza con los galileos en términos de masa. Aunque Saturno tiene 82 lunas en órbita a su alrededor (que sepamos), Titán representa el 96% de su masa colectiva. Si bien la interacción gravitatoria de estas lunas fue suficiente para darle a Saturno su inclinación axial (26,73° en relación con la eclíptica del Sol), su fuerza gravitacional combinada no fue lo suficientemente fuerte como para evitar que Saturno acumulara material helado en una serie de anillos brillantes.

Júpiter y su luna Europa se ven a través del filtro de 2,12 micras del instrumento NIRCam del telescopio espacial James Webb. Créditos: NASA, ESA, CSA y B. Holler y J. Stansberry (STScI)

Entre las imágenes publicadas recientemente por el JWST, algunas mostraban Júpiter y sus débiles anillos, que son más prominentes cuando se ven en longitudes de onda infrarrojas. Este es uno de los muchos objetivos de la misión Webb, que consiste en estudiar los planetas y las lunas del Sistema Solar exterior. Usando sus cámaras infrarrojas avanzadas, Webb puede detectar estructuras de anillos tenues y pequeños objetos alrededor de los gigantes gaseosos que son difíciles de ver en luz visible. Se espera que esto produzca valiosos resultados científicos, como contarnos más sobre cómo se formaron y evolucionaron los planetas en nuestro Sistema Solar.

Lea el valor de estudiar los anillos planetarios, donde los astrónomos pueden aprender más sobre la historia de un planeta porque son evidencia potencial de colisiones con lunas o cometas que ocurrieron en el pasado. Su forma, tamaño y composición son indicaciones de eventos que podrían haber llevado a su formación. De cara al futuro, Kane planea ejecutar simulaciones que aborden la estructura del anillo de Urano (más pequeño pero más sustancial que el de Saturno) para aprender más sobre su historia. Una teoría popular es que el mismo impacto que se cree que golpeó a Urano de lado condujo a estos anillos.

La respuesta a este y otros misterios de la formación y evolución de los planetas será objeto de una considerable investigación en los próximos años. Las implicaciones de estos estudios irán mucho más allá de nuestro Sistema Solar y se extenderán al estudio de los exoplanetas, ¡muchos de los cuales seguramente tendrán sistemas de anillos! Para estos mundos distantes, la presencia, el tamaño y la composición proporcionarán pistas sobre su formación y evolución.

Otras lecturas: Ribera de la UCR

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