Los científicos han descubierto un sistema de anillos alrededor de un objeto pequeño más allá de la órbita de Neptuno, un descubrimiento sorprendente en sí mismo. Pero la observación está vinculada a un rompecabezas: ¿Cómo es posible este sistema de anillos si en realidad no debería existir?
El anillo en cuestión orbita Quaoar, un pequeño planeta enano a más de 6,5 billones de millas del Sol, unas 44 veces la distancia entre la Tierra y nuestra estrella. Descubrir un anillo denso alrededor de un objeto tan pequeño y distante no fue tarea fácil, pero lo que realmente asombró al equipo internacional que hizo el descubrimiento fue esto: el anillo parece estar orbitando Quaoar demasiado lejos. A esa distancia, la gravedad del planeta enano debería ser demasiado débil para atraer las partículas individuales del anillo, evitando que se formen una o más lunas.
“Este anillo no está donde esperábamos”, dijo Bruno Morgado, astrónomo de la Universidad Federal de Río de Janeiro y autor principal de un nuevo artículo publicado en la revista. Naturalezadijo ciencia popular en un correo electrónico. “Esto podría cambiar nuestro conocimiento de cómo se forman los anillos”.
Como dijo el físico de la Universidad de Idaho, Matthew Hedman, en un comentario publicado en la misma edición de Naturalezaesto coloca el sistema de anillos de Quaoar “en contradicción con nuestra comprensión actual de cómo se mantienen dichos anillos”.
[Related: This weird dwarf planet at the edge of our solar system has a new origin story]
Los anillos están hechos de polvo, hielo y otros materiales que orbitan en un disco alrededor de un cuerpo planetario. Durante muchos años, los grandes y hermosos anillos de Saturno, observados y caracterizados por primera vez en el siglo XVII, fueron los únicos conocidos por los astrónomos. No fue hasta que la Voyager 1 pasó por Júpiter en 1979 que se descubrió que el planeta más grande de nuestro sistema solar también tiene un sistema de anillos, aunque menos prominente que el de Saturno. Ahora se sabe que todos los gigantes gaseosos del sistema solar tienen sistemas de anillos. También se han encontrado anillos entre algunos cuerpos distantes, como B. Humea, que al igual que Quaoar, y Eris y Plutón, para el caso, se consideran objetos transneptunianos.
Todos estos sistemas de anillos, excepto el de Quaoar, tienen una cosa en común: los anillos orbitan dentro de lo que se conoce como el límite de Roche de su cuerpo planetario. Esta es la distancia a la que la atracción gravitacional del cuerpo del planeta ya no puede evitar que el material del anillo se forme en trozos más grandes que eventualmente se fusionarían en una luna. Dentro del límite, las diferentes fuerzas de la gravedad sobre las partículas del anillo a diferentes altitudes las mantendrían distribuidas.
Pero el límite de Roche de Quaoar está a unas 1.100 millas de su centro. El denso anillo orbita a 2.500 millas del centro del planeta enano. “Esto significa que la atracción mutua de los trozos de hielo de agua [in the ring] debería dominar fácilmente las fluctuaciones en la atracción gravitacional de Quaoar”, escribe Hedman. “Por lo tanto, necesitamos otra explicación de por qué este material no se ha acumulado en una luna”.
Morgado y sus colegas consideran varias explicaciones. Una es que el material del anillo es relativamente nuevo, como resultado del impacto de una luna que orbita Quaoar y simplemente no tener tiempo para volver a unirse. Pero eso es poco probable, escriben en el artículo, ya que sus modelos informáticos sugieren que este material se condensaría en una luna nueva en décadas.
También es posible que el material del anillo en sí sea más elástico de lo que predicen los modelos. En este caso, cada trozo rebotaría en otro en lugar de pegarse, incluso sin el tirón de la gravedad de Quaoar para mantenerlos separados.
[Related: Jupiter formed dinky little rings, and there’s a convincing explanation why]
Otra posibilidad es que el sistema de anillos se vea perturbado periódicamente por la gravedad de otro objeto, como la luna de Quaoar, Weywot u otra luna aún por descubrir. Finalmente, es muy difícil estudiar objetos transneptunianos. Este descubrimiento de anillos solo fue posible porque el grupo de investigación trajo una amplia gama de telescopios de última generación a Quaoar. Estos incluyen la misión del satélite ExOPlanet (Cheops) de la Agencia Espacial Europea (ESA), un telescopio espacial que pudo detectar el anillo de Quaoar al escuchar los cambios en la intensidad de la luz estelar de fondo mientras monitoreaba el planeta enano.
“Ahora necesitamos seguir monitoreando Quaoar para definir mejor este anillo y también ver si (y cómo) cambia con el tiempo”, dice Morgado. “También es necesario realizar más estudios dinámicos y simulaciones para ver en qué circunstancias es estable un anillo tan fuera del límite de Roche”.
Los resultados de estudios adicionales podrían obligar a los astrónomos a cambiar su comprensión del límite de Roche. También es posible que Quaoar sea una excepción a la regla, pero que permita una comprensión más profunda de la dinámica orbital de otras estructuras grandes, dice Morgado, “incluso otros objetos como exoplanetas, galaxias”.