Ciencia

El extraño sistema de anillos de Chariklo podría ser producto de una luna pastora

El centauro Chariklo tiene dos densos anillos a su alrededor. Al intentar explicar su supervivencia, los astrónomos han propuesto un satélite aún por detectar, que según ellos puede estar manteniendo los anillos en línea.

Los anillos de Saturno se conocen desde hace casi cuatro siglos, pero en los últimos 50 años hemos aprendido que son sólo los ejemplos más dramáticos de un fenómeno común. Las sondas Voyager revelaron sistemas de anillos más pequeños alrededor de los otros tres gigantes gaseosos. Entre las órbitas de Júpiter y Neptuno, los sujetalibros de los gigantes gaseosos son objetos más pequeños conocidos como centauros.

En 2013, el mayor de ellos, Chariklo, bloqueó brevemente la luz de una estrella (lo que se conoce como ocultación). La estrella se apagó para los observadores terrestres cuando Chariklo la ocultó, pero también se atenuó temporalmente otras cuatro veces, dos veces antes y dos después. Estas inmersiones revelaron el par de anillos del propio Chariklo, con órbitas a cada lado de 400 kilómetros (240 millas) del núcleo del planeta.

Desde el principio hubo desconcierto sobre cómo un objeto con tan poca masa (Chariklo tiene sólo 250 kilómetros (150 millas) de diámetro y se cree que está hecho principalmente de hielo) podría sostener anillos. Desde entonces, un nuevo análisis de lo que inicialmente se pensó que eran anillos alrededor de su compañero centauro Quirón indicó que los anillos podrían ser comunes, sin explicarlos, antes de que supiéramos que los anillos de Quirón son probablemente un disco grumoso en evolución.

Para aumentar el misterio, los anillos de Chariklo están fuera del límite de Roche del centauro, a menos que su densidad sea mucho menor que la del propio Chariklo. Fuera del límite de Roche, los anillos deberían combinarse rápidamente en lunas.

Ocultaciones posteriores confirmaron la existencia de los anillos y mostraron que el interior bloquea 10 veces más luz que su compañero, dejando a los astrónomos modelar lo que está sucediendo.

Las lunas Pandora y Prometeo y el anillo F de Saturno. Estas dos lunas, de unos 80 kilómetros (50 millas) de ancho, mantienen en línea el anillo F, que de otro modo estaría demasiado alejado para sobrevivir. Se pensaba que algo similar estaba sucediendo con Chariklo, pero es posible que solo se requiera una luna.

La Dra. Amanda Sickafoose del Instituto de Ciencias Planetarias es una de las que aborda el problema. “Los anillos planetarios se extenderán o dispersarán naturalmente con el tiempo. Chariklo exhibe dos anillos delgados, de unos pocos kilómetros de ancho”, dijo en un comunicado. Para que los anillos mantengan 7 y 3 kilómetros (4 y 2 millas) de ancho, es necesario que haya “un mecanismo para confinar el material y evitar que se disperse”, añadió.

Sickafoose y su coautor han demostrado que sin tal mecanismo los anillos aumentan linealmente de tamaño con el tiempo, contradiciendo las bandas densas y estrechas indicadas por las caídas bastante breves de brillo. A menos que viésemos a Chariklo casi inmediatamente después de que se formaran los anillos, algo debe estar manteniendo los anillos apretados.

El mismo modelo muestra que un satélite adecuadamente posicionado haría esto; uno de unos 3 kilómetros (2 millas) de ancho y que pesara unas pocas decenas de miles de millones de toneladas sería suficiente. No podríamos ver un objeto así a esta distancia a menos que estuviera perfectamente posicionado para bloquear también la estrella en 2013.

Anillos simulados alrededor de Chariklo a partir de esta investigación, con un satélite de aproximadamente 3 kilómetros de radio en una resonancia de movimiento medio de 6:5.  Las partículas del anillo se muestran en blanco.

Anillos simulados alrededor de Chariklo a partir de esta investigación, con un satélite de radio aproximado de 3 kilómetros (2 millas) en una resonancia de movimiento medio de 6:5, produciendo anillos similares a los que hemos observado. Las partículas del anillo se muestran en blanco.

Crédito de la imagen: Sickafoose & Lewis, The Planetary Science Journal 2024 (CC BY 4.0)

Anteriormente se pensaba que podrían ser necesarias dos lunas pastoras.

Sickafoose señaló: “Creemos que las partículas de los anillos están hechas principalmente de hielo de agua, como las de los planetas gigantes. No conocemos las características exactas, como qué tan «duras» o «blandas» son las partículas de los anillos cuando chocan, o la distribución del tamaño de las partículas». Los anillos hechos de partículas duras se mantendrían indefinidamente en la luna propuesta, pero fuera del límite de Roche, las partículas blandas tendrían muchas más probabilidades de convertirse en lunas.

Una explicación alternativa es una anomalía gravitacional en la superficie de Chariklo y una velocidad de rotación que permite que la fuerza de esta anomalía mantenga los anillos alineados.

Aunque Sickafoose describió la física de los dos escenarios como similar, tal concentración de masa en la superficie parece menos acorde con lo que sabemos sobre los planetas menores. Por otro lado, es mucho más fácil imaginar que un anillo anterior se convirtió en una luna y luego mantuvo estables las lunas restantes, algo que se cree que explica el anillo F de Saturno, mantenido por las pequeñas lunas Pandora y Prometeo.

Aunque la idea de que Chariklo tenga una luna puede parecer resolver el misterio, la reciente reevaluación de los anillos de Quirón por parte de Sickafoose sugiere que no deberíamos confiarnos demasiado sin más observaciones. Si resulta que los dos centauros tienen entornos bastante diferentes, se abrirán aún más preguntas, como cuál proporciona el mejor análogo para Haumea o Quaoar, y cuántas otras disposiciones existen.

El estudio se publica en acceso abierto en The Planetary Science Journal.

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