planetas con anillos, jupiter, saturno
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ENSEÑANZA DE LA ASTRONOMÍA
Planetas con anillos Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno Nuevos hallazgo revelan a diario los misteriosos, impactante y mortales secretos de un lugar que conocemos como el universo, si usted piensa que Saturno es el único planeta con anillo medítelo, desde los confines del universo hasta los sorprendente sistema de anillos en nuestro sistema solar, en este documento explicaremos la búsqueda de planetas con anillos.
Luis Manuel Soto Ruiz
11/05/2013
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PLANETAS CON ANILLOS
Sin sus emblemáticos anillos, Saturno sería un planeta más, ellos son la clave de su
belleza. La gente se ha impresionado con los anillos de Saturno desde que Galileo los
descubrió en 1610, desde entonces los astrónomos se han valido de todo lo que saben
de planeta con anillos para hallar otros, pero ¿Qué es lo que vemos exactamente al
contemplar los anillos de Saturno? La perfección que se ve desde la tierra, oculta un
completo caos, son objetos que chocan entre si y se repelen, es algo caótico es un sitio
lleno de rocas de hielos que giran en torno a Saturno. Con el tiempo se ha descubierto
que en torno al Ecuador de Saturno no gira un solo anillo sino un grupo de siete
franjas.
Las primeras imágenes detalladas de Saturno las tomo la nave voyager en 1980; a
cada anillo los forman billones de partículas algunas son del tamaño de un grano de
polvo y otras tan grandes como una casa, fueron fáciles de ver porque son los anillos
más brillantes del sistema solar, brillan por estar muy comprimidos y por tener
fragmentos muy transparentes de hielo casi puro.
Si estuviéramos a 100 metros más bajo los anillos de Saturno veríamos una vasta
extensión de rocas y bolas de hielo y nieve, a través de algunas partes se verían
estrellas y a través de otras partes que son muy densas las estrellas se verían opacas,
sería una escena maravillosa.
Los astrónomos nombraron con letras del alfabeto a los siete anillos principales pero
en el orden en que se descubrieron: A, B, C, D, E, F y el ultimo hallado en 1980 G, en
total descubrieron un sistema de 290 millones de kilómetros de diámetro, entre el
borde interno y externo de los anillos tienen en conjunto entre dos y tres veces la
distancia que hay entre la tierra y nuestra luna, increíblemente los anillos forman un
plano relativamente delgado de menos de 10 metros en promedio, pero estas
estructuras hermosas son demonios turbo-cargados; sus partículas heladas giran
alrededor del planeta a casi 85 mil kilómetros por hora, y a esta velocidad los anillos
resultan mortales para cualquier cosa que se atreva a acercarse, las partículas son
como autos de carrera a velocidades alucinantes, los trozos de hielos chocan, se
empujan, la mayoría de los impactos son leves y no tienen mucho efecto pero a veces
un choque puede enviar a una partícula a la deriva en el espacio, lo que mantiene a los
trozos de hielo en un anillo es la poderosa fuerza gravitacional de Saturno; pero
Saturno no es el único que ejerce fuerza de gravedad, las partículas en los anillos
también la ejercen y esta intenta cumular los fragmentos para formar algo parecido a
una pequeña luna, la fuerza de gravedad de las partículas lucha contra la de Saturno
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en una guerra eterna, la gravedad de Saturno separa las partículas debido a una ley
universal de la velocidad de los objetos en órbita, las partículas de los anillos internos
de Saturno rotan hasta 48 mil kilómetros por hora más rápido que las del anillo más
externo, aunque una de estas heladas partículas vaya a 30 cm de otra entre ambas
siempre habrá una diferencia de velocidad que bastará para que ambas nunca se
unan, esta batalla perpetua en la cual las partículas forman pequeños cúmulos y luego
vuelven a separarse a permitido que los anillos existan por millones y quizá por miles
de millones de años. El equilibrio de la gravedad mantiene a los anillos en su lugar,
pero lo que crea su forma espectacular es su movimiento giratorio alrededor del
planeta.
¿Si los discos son tan estables porque desaparecieron dos años después de que Galileo
los descubriera?, en 1610 él realizo sus primeras observaciones que en su telescopio
primitivo aparecían como círculos a cada lado del planeta, cuando miro de nuevo en
1612 los círculos habían desaparecido y la respuesta a este misterio la tienen los
astrónomos modernos, Galileo no vio los anillos dos años después porque en ese
momento estaban alineados casi horizontalmente a su vista por eso eran invisibles,
esto ocurre 2 veces en los 30 años que tarda Saturno en orbital el sol, el Angulo en el
que se ven los anillos cambian constantemente porque el planeta se inclina 27° sobre
su eje. Pero una pregunta sobre Saturno se debate aun en nuestros días ¿de dónde
salieron los anillos?, dos teorías compiten, una dice que los anillos se formaron luego
del nacimiento de Saturno hace 4000 millones y medio de años serían los restos del
disco giratorio de material que formaron al planeta, según la segunda teoría tienen
cerca de 100 millones de años relativamente unos recién nacidos. Son las estructuras
más impresionantes de nuestro sistema solar, tienen 22 veces el ancho de la tierra y
10 metros de espesor.
Muchos creen que los anillos nacieron cuando una poderosa fuerza llamada efecto de
marea destrozo una luna de Saturno en millones o miles de millones de pedazos, el
efecto de marea es cualquier interacción gravitacional en la que un lado de un objeto
es atraído mas que otro, en nuestro sistema solar el efecto de marea afecta solo a
cuerpos enormes como planetas y lunas.
Los planetas también ejercen un efecto de marea sobre sus lunas de echo como son
más grandes tienen mayor gravedad y su efecto de marea es más fuerte, nuestra luna
está compuesta de rocas y metales demasiado solidos como para que el efecto de
marea de la tierra los afecte, pero algunas lunas de Saturno eran acumulaciones de
hielo, polvo y rocas también llamadas pilas de fragmentos, una pila de fragmentos es
como un cono de helado que está unida sin fuerza excepto por un poco de tensión
superficial, es un objeto con muy poca fuerza, algunos científicos opinan que una de
estas luna se acercó demasiado a Saturno hace 100 millones de años, esta luna poco
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solida pudo haberse despedazado en miles o millones de trozos y estos estar en
distancias tan variables del planeta quizá tomaron orbitas distintas y los diversos
periodos de estas orbitas pudieron haber esparcido todo en un sistema de anillos.
Hace poco unos astrónomos presenciaron como unas partículas se integraban a los
anillos descubrieron que el anillo más externo de Saturno el E solo existe gracias a
violentas erupciones de una de sus lunas En-celadus, las erupciones de esta luna son
de agua, el agua que expulsa sus Géiseres se congela inmediatamente como la nieve de
las máquinas de zonas donde se va a esquiar, estas columnas de partículas heladas
salen expulsadas cientos de kilómetros de la superficie de esta luna hasta la órbita de
Saturno formando el anillo E, además descubrieron otra sorpresa oculta en la micro
partículas del anillo E, en junio de 2009 hallaron trazas de compuestos químicos
comúnmente conocidos como sal y bicarbonato de sodio y lo que más importa de
encontrar estos compuestos es que se cree que puede haberse formado vida dentro de
En-celadus, pero aun no se ha resuelto ya que no se ve sodio en esa columna de vapor
por tanto exigen otras explicaciones.
Los astrónomos estudian diariamente la información sobre Saturno y sus anillos que
le envía el cassini una nave lanzada en 1997, luego de 7 años de viaje el cassini se
convirtió en la primera nave espacial en orbitar Saturno y envió a la humanidad
imágenes cercanas del sexto planeta del sistema solar y de sus anillos, ya le dio a
Saturno más de 100 vueltas y antes de terminar su misión le dará 200. De lejos los
anillos parecen un cuerpo solido que gira en torno al planeta pero de ninguna manera
es así, es un proceso caótico, el cassini revelo como las partículas en un anillo
formaban una ola gigantesca descubierta en el 2009 la ola se elevaba a más de un
kilómetro y medio, se determinó que este oleaje planetario lo ocasionaba la fuerza
gravitatoria de Dafne una luna de solo ocho kilómetros de ancho, debido a su
proximidad los anillos de Saturno la gravedad de esta luna es lo suficientemente
fuerte para crear las olas gigantescas, estas olas son solo una forma de como las lunas
actúan sobre los anillos; a las lunas que crean bordes y divisiones entre los anillos las
llaman lunas pastoras, en los contornos de Saturno ahí una luna a cada lado que
arrean a las partículas al anillo, estas lunas Prometeo y Pandora son en esencia los
arrieros de Saturno del anillo F, como Pandora está más alejada de Saturno orbita más
lento que las partículas en el anillo, si una partícula se desvía la gravedad de pandora
la hala, ésto desacelera la partícula enviándola de vuelta al anillo, en la parte interna
Prometeo orbita más velozmente que las partículas del anillo su gravedad las hala
hacia adelante esto hace que aumenten su energía y se alejen de Saturno, el resultado
general es que las dos lunas confinan las partículas entre ellas y crean un anillo bien
definido.
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Los brillantes anillos de Saturno impulsaron la búsqueda de anillos en otros planetas,
durante siglos estos habían sido los únicos que se conocían pero sus buscadores
soñaban con encontrar más; a finales del siglo XX un pequeño grupo de astrónomos
enfocó un telescopio sobre Urano para aprender más sobre su atmosfera, no buscaban
anillos pero su misión los condujo a una revelación impactante que provoco el mayor
descubrimiento de anillos planetarios en más de tres siglos.
En 1977 un grupo de investigadores comenzó a estudiar Plutón y solo les interesaba
su atmosfera, un equipo voló hasta el borde de nuestra atmosfera para probar su
telescopio, esperaban el paso de una estrella distante por detrás de Urano, median el
brillo de una estrella como una función de tiempo mientras estaba a punto de pasar
por detrás del planeta esto era para estudiar la estructura atmosférica de este, pero
cuando la estrella se aproximaba a Urano sucedió algo extraño, antes de pasar detrás
Urano la estrella se oscureció varias veces, los científicos esperaron ver que pasaría
cuando la estrella reapareciera del otro lado y después de salir también se oscureció
varias veces, las fluctuaciones de luz de un lado del planeta ocurrían equidistantes a
las del otro lado del planeta significaba que habían descubierto otro planeta con
anillos; era el primer sistema de anillos en ser descubierto en más de 350 años, dos
sistemas de anillos serian descubiertos uno en el lejano Neptuno y otro más grande en
Júpiter, ahora se sabe que 4 planetas en nuestro sistema solar tiene anillos.
¿Pero si los sistemas son comunes porque los astrónomos demoraron tanto en
encontrar otros?, porque los anillos de los otros planetas son muy diferentes a los de
Saturno, los anillos de Saturno son amplios, brillantes y espectaculares, los otros
sistemas de anillos son más tenues, sutiles en parte por su tamaño, algo que
sorprendió mucho cuando se descubrieron los anillos de Urano fue que eran muy
angostos, casi todos los anillos de Saturno tienen miles de kilómetros de ancho
mientras que los de Urano cubren en conjunto apenas un poco más de 3 kilómetros,
por otro lado son más oscuros comparados con los de Saturno que son de hielo y
brillan mucho, además los anillos más externos de Urano son tan tenues que no fueron
hallados hasta 2003 esto se debe a que casi no hay nada en ellos, contienen cúmulos
de polvo fino cuya concentración varía entre una por cien mil partes y una por un
millón de partes, estas partículas están tan separadas que su anillo podría compararse
con un circuito de carreras cósmico imaginario entre la tierra y la luna por donde
pasara un puñado de autos, este anillo es totalmente distinto a los de Saturno donde
las partículas van juntas velozmente golpeándose constantemente entre sí, los anillos
externos de Urano son poco densos pero aún son los más tenues ese galardón lo
tienen las bandas más externas de Júpiter, el quinto planeta de nuestro sistema solar
el imponente astro tiene los anillos más delicados hasta ahora, los astrónomos han
identificado que alrededor del planeta orbitan 4 anillos etéreos, uno interno, un
principal y otros dos externos, en vez de ser trozos de hielo como los anillos de
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Saturno casi todas las partículas en los de Júpiter son de tamaño de granos de polvo y
se les llama anillo de polvo aunque sería mejor llamarlos anillos de humo, sus
partículas miden micrones como las del humo que produce el fuego, los anillos así
como el planeta son gigantescos, se extienden por casi 500 mil kilómetros,
increíblemente si compactáramos todas sus partículas en una esfera esta quizá no
fuera más ancha que un estadio de futbol y quizá fuera tan pequeña como la cuarta
parte del estadio, la poca materia que ahí en sus dos bandas externas los vuelven los
anillos más finos que se han hallado en nuestro sistema solar, son casi invisibles y los
llaman los anillos tenues, los anillos de Júpiter son casi imperceptibles pero la
búsqueda de otros alrededor de Neptuno demostró ser la más desafiante.
En los años 80 se sospechó que Neptuno tenia anillos cuando la materia en esas zonas
bloqueo la luz de una estrella que estaba a punto de pasar por detrás del planeta, pero
no lograron concluir nada sobre los anillos por que no sucedió lo mismo que Urano,
por lo tanto pensaron que este planeta tenia anillos que rodeaban parcialmente al
planeta diferente a los de Urano.
Neptuno está muy alejado del sol y por eso su anillo está muy poco iluminado además,
ninguna nave se había acercado a Neptuno hasta 1899 cuando el voyager 2 se
acercaba al último planeta de nuestro sistema solar, el voyager 2, fue la mejor arma de
los astrónomos en busca de los anillos, el 25 de Agosto de 1989 la nave espacial logro
acercarse más a Neptuno que cualquier otra nave echa por el hombre anteriormente
capturo las mejores imágenes del octavo planeta.
Por más de una década antes de la misión del voyager los científicos habían intentado
detectar anillos midiendo la luz de varias estrellas que pasaron detrás de Neptuno,
algunos intentos detectaron la disminución de luz estelar pero no estaban nunca a la
misma distancia en ambas partes del planeta como si hubieran anillos completos,
Neptuno era exasperante, cuando se revelaron las imágenes del voyager los
astrónomos quedaron sorprendidos, no solo habían anillos completos sino había algo
en los anillos que no habían visto nunca arcos que se extienden por menos de una
décima parte del planeta y el resto del anillo era muy etéreo, los arcos eran segmentos
más brillantes que el resto del anillo, la poca cantidad de materia en el resto del anillo
sirvió para explicar porque los astrónomos no habían detectado los anillos completos
desde la tierra, la materia en este anillo es casi transparente, el hallazgo de los anillos
alrededor de Neptuno determino que los grandes planetas gaseosos externos los
poseían era un reflejo natural del cosmos porque la forma de disco de los anillos es
una de las formas primordiales del universo.
Los anillos de Saturno pueden revelarnos cosas sobre el origen de un sistema de
anillos más grande el que rodea a nuestro sol, los anillos de Saturno son como un
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modelo de los procesos que conllevan a la formación de los planetas. Los primeros
planetas comenzaron a formarse en un disco de fragmentos conforme iban creciendo
su gravedad abrió espacio entre sus orbitas, la materia bajo su influencia gravitatoria
fue atraída o expulsada al espacio, con el tiempo los otros planetas del sistema solar se
formaron y despejaron sus propias orbitas dejando solo dos espacios para fragmentos
libres, el cinturón de los asteroides y el de kuiper que crearon una vasta serie de
anillos alrededor del sol; como modelo de nuestro sistema solar los anillos nos ayudan
a entender nuestros orígenes.
Los buscadores de anillos esperan descubrir una de las mayores recompensas,
planetas con anillos en otros sistemas solares, ahora piensan que pronto descubrirán
el primer planeta con anillos en otro sistema solar con la ayuda de uno de los
telescopios más poderosos del mundo el Kepler, que puede rastrear cerca de cien mil
estrellas a la vez, se le diseño para medir los cambios pequeños en la luz estelar y así
puede detectar planetas distantes que pasen frente a una estrella, si un planeta con
anillos pasa frente a la estrella, los anillos bloquearan la luz estelar y Kepler también
detectara esa señal. Los astrónomos están bajo una pista de un nuevo anillo en
nuestro sistema solar, en 2006 la misión New Horizons su viaje de 4,6 mil millones de
kilómetros lo llevara a los helados confines del sistema solar si sobrevive será la
primera nave espacial en llegar más allá de Plutón, los astrónomos sospechan que el
planeta Enano puede ser el primer objeto rocoso hallado con anillos pero aun ahí otro
planeta con anillos en nuestro sistema solar, su anillo está en una trayectoria de
colisión desastrosa lo que podría causar el caos en la tierra.
Plutón fue una vez considerado un planeta genuino hasta su reclasificación como
planeta Enano en 2006, en 2015 se podía volver un nuevo cuerpo celeste con anillos
en el sistema solar, quizá estos anillos sean muy finos, también podría llegar a tenerlos
porque Plutón está en una región con muchos cometas alrededor, si alguno se le
acerca demasiado su fuerza de gravedad podría hacerlo pedazos y formar un anillo, la
misión New Horizons va a un tercio del camino para llegar a Plutón, las imágenes que
transmita en 2015 revelara si el Enano distante tiene anillos, por ahora los
astrónomos esperan encontrar otros más cercanos como por ejemplo en Marte.
Se ha especulado mucho con un sistema de anillos en Marte desde los años 70 parte
de los razonamientos de hoy es que donde miremos en el sistema solar, donde halla
pequeños satélites ahí siempre un fino anillo asociado a ellos, dos satélites o lunas
orbitan Marte aunque cada una tiene menos de 32 kilómetros de diámetro los
astrónomos creen que de estas salió suficiente polvo para formar un tenue anillo, pero
cuando apuntaron el poderoso telescopio Hubble hacia Marte en el siglo XXI no vieron
nada. La tierra también tuvo un anillo gigantes rocas ardientes zumbaron alrededor
del planeta por algunos años luego desaparecieron.
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Hace 4000 millones y medio de años cuando la tierra acababa de formarse un cuerpo
del tamaño de Marte choco contra nuestro planeta eso formo un anillo temporal
incluso más espectacular que el de Saturno porque no era solo un enorme denso
anillo, también era ardiente y rojo, al enfriarse la roca fundida una parte cayo a la
tierra y otra permaneció flotando en el espacio, el resto del material se condenso en
una esfera que se convirtió en nuestra luna, pero nuestro planeta tiene un anillo de
solo 50 años de edad, no es de polvo o rocas heladas sino de metales y silicio es un
anillo de satélites que durara millones de años comprende cerca de 400 satélites y es
el único anillo que se sabe que ha sido creado por la vida en el universo permanece a
solo 35 mil kilómetros del Ecuador en una órbita geocincronizada a una velocidad que
lo mantiene en el mismo punto sobre el planeta indefinidamente, el anillo de la tierra
es un componente crucial de las comunicaciones humanas pero se dirige al desastre
ya que los estudios indican que muchos objetos reunidos tienden a colisionar de echo
en febrero de 2009 dos satélites en una órbita cercana a la tierra colisionaron, el
impacto alerto a los gobiernos y a la comunidad científica alrededor del mundo, los
satélites se mueven a quizá 16 kilómetros por segundo, cada uno tiene la capacidad
estropear otro satélite y ocasionar una nueva colisión, si colisionan podrían afectar
todo el anillo geocincronizado y generar caos en las comunicaciones en la tierra.
Naturales o artificiales, los investigadores continúan su búsqueda de los preciados
anillos porque son una de las formas más esenciales del universo, si ellos no giraran
en galaxias, sistemas solares y planetas la vida como la conocemos no existiría, los
anillos son el principio de lo que es posible.
BIBLIOGRAFÍA
History Channel – Documental “Planetas con anillos”
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