La Ciencia explicada: Anillos corrugados

Desde que fueron descubiertos por Galilelo, los anillos de Saturno siempre han resultado interesantes para los astrónomos, que intentan obtener modelos cada vez más precisos de su formación y estabilidad. En agosto de 2009, el Sol iluminó los anillos en un ángulo casi completamente recto, lo que reveló un curioso patrón de sombras en el anillo C, que no había sido observado anteriormente. Hedman et al. (2011), analizaron las imágenes de la sonda Cassini, y determinaron que el patrón observado se debe a que se encuentran corrugados u ondulados en el anillo C.

Saturno es el segundo planeta más grande del sistema solar, se encuentra entre Júpiter y Urano, y posee el sistema de anillos más grande que se conoce. Los anillos están conformados por partículas pequeñas, que varían desde unos micrómetros (una millonésima de metro) hasta varios metros de diámetro, orbitando alrededor del planeta.

Las imágenes de la sonda Cassini, revelaron un patrón de zonas claras y oscuras que representan ondas verticales que se extienden a lo largo del anillo. Estas ondas tienen una amplitud de entre sólo 2 y 20 metros y una frecuencia de entre 30 y 80 kilómetros que decrece conforme la distancia a Saturno aumenta.

Imágenes que muestran el patrón de bandas que muestra que el anillo C está corrugado.

Para explicar la aparición de este patrón, los científicos proponen un modelo que inicia con un anillo ligeramente inclinado con respecto al ecuador de Saturno; debido a cambios en el plano orbital alrededor del planeta (regresión nodal), que ocurren porque la rotación hace que los planetas no sean esferas perfectas, sino que estén ligeramente aplanados en los polos y abultados en el ecuador; estos cambios afectan a cada cuerpo de manera independiente, y como el efecto depende de la altitud e inclinación con respecto al ecuador, un anillo inclinado sufriría grados diversos de regresión nodal en diferentes partes dando lugar al patrón ondulado observado.

Modelo que muestra como a partir de una órbita inclinada se puede dar lugar a ondas verticales como las observadas en saturno. El proceso se denomina regresión nodal diferencial.

Tomando la amplitud de las ondas como indicador de la inclinación original, los científicos calcularon cuanto tiempo es necesario para dar lugar al patrón actual, y encontraron que el proceso de corrugación podria haber iniciado entre agosto y octubre 1983, lo que representa un instante en términos astronómicos. Esto significa que algo debe haber causado una inclinación de los anillos alrededor de seas fechas.

Desafortunadamente, durante la segunda mitad de 1983 , Saturno estuvo en el lado opuesto del Sol con respecto a la tierra, por lo que no hay imágenes directas que puedan utilizarse para investigar el proceso, así que los científicos recurrieron al análisis teórico de varios escenarios posibles. En particular se enfocaron en el estudio de impactos interplanetarios sobre los anillos, debido a que en 1994 el cometa Shoemaker-Levy 9 impactó júpiter causando una inclinación en los anillos de este planeta. Los resultados indican que es necesaria una nube de partículas con una masa de entre 10¹¹ y 10¹³ Kg para causar la inclinación necesaria.

Aunque se desconoce la frecuencia con la que Saturno encuentra este tipo de nubes, los investigadores estiman que debe ocurrir cada 5 mil o 10 mil años, por lo que no sería tan raro que esto haya pasado en los últimos 30 años.

Referencias: