Anillos de Urano para niños
Los anillos de Urano son un sistema de anillos que rodean a este planeta gigante. Son más complejos que los anillos de Júpiter y Neptuno, pero menos extensos que los impresionantes anillos de Saturno.
Fueron descubiertos el 10 de marzo de 1977 por los científicos James L. Elliot, Edward W. Dunham y Douglas J. Mink. Aunque hace mucho tiempo, en 1789, el astrónomo William Herschel mencionó haber visto anillos, los expertos de hoy dudan que realmente pudiera haberlos observado, ya que son muy oscuros y difíciles de ver.
En 1986, la sonda espacial Voyager 2 descubrió dos anillos más. Luego, entre 2003 y 2005, el telescopio espacial Hubble encontró otros dos anillos más alejados del planeta.
Hasta 2009, se sabe que Urano tiene trece anillos diferentes. Se nombran con números y letras griegas, como 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν y μ. El más cercano al planeta, 1986U2R/ζ, está a unos 38 000 kilómetros, y el más lejano, μ, a unos 98 000 kilómetros. También hay bandas de polvo muy tenues y arcos incompletos entre los anillos principales.
Los anillos son muy oscuros, lo que significa que reflejan muy poca luz. Probablemente están hechos de hielo de agua mezclado con materiales oscuros que han sido modificados por la radiación del espacio.
La mayoría de los anillos de Urano son muy delgados, de solo unos pocos kilómetros de ancho. El sistema de anillos tiene poco polvo en general. Están compuestos principalmente por partículas grandes, que miden entre 0.2 y 20 metros de diámetro. Sin embargo, algunos anillos, como el 1986U2R/ζ, μ y ν, que son anchos y débiles, están formados por partículas de polvo. El anillo λ, que es estrecho y débil, también contiene partículas más grandes. La falta de polvo en el sistema de anillos se debe a la resistencia del aire de la parte más externa de la atmósfera de Urano.
Se cree que los anillos de Urano son relativamente jóvenes, con una antigüedad no mayor de 600 millones de años. Es probable que se formaran a partir de los restos de colisiones entre varios satélites que existieron en el pasado. Después de las colisiones, estos satélites se rompieron en muchas partículas que se quedaron formando los anillos estrechos y densos en zonas estables.
Todavía no se entiende completamente cómo se mantienen unidos estos anillos estrechos. Al principio, se pensaba que cada anillo estrecho era "guiado" por un par de satélites cercanos que lo mantenían en su lugar. Pero en 1986, la Voyager 2 solo encontró un par de estos satélites (Cordelia y Ofelia) cerca del anillo más brillante, el ε.
Contenido
Descubrimiento de los anillos de Urano
La primera vez que se mencionó el sistema de anillos de Urano fue en las notas de William Herschel en el siglo XVIII. Él escribió: "22 de febrero de 1789: Se sospecha de la existencia de un anillo". Herschel incluso dibujó un pequeño esquema del anillo y notó que era "un poco rojizo". El telescopio Keck en Hawái ha confirmado que el anillo ν es rojizo. Las notas de Herschel se publicaron en 1797. Sin embargo, durante los siguientes doscientos años, casi nadie más vio los anillos, lo que hace dudar si Herschel realmente los vio, ya que son muy difíciles de observar.
El descubrimiento definitivo de los anillos de Urano ocurrió por casualidad el 10 de marzo de 1977. Los astrónomos James L. Elliot, Edward W. Dunham y Douglas J. Mink estaban usando el Observatorio Aerotransportado Kuiper para estudiar la atmósfera de Urano. Observaban cómo Urano pasaba frente a una estrella, bloqueando su luz. Para su sorpresa, la estrella desapareció brevemente cinco veces antes y después de ser ocultada por el planeta. De esto, dedujeron que había un sistema de anillos estrechos. A estos cinco eventos de ocultación se les dio el nombre de las letras griegas α, β, γ, δ y ε. Más tarde, encontraron otros anillos, como el η y los anillos 4, 5 y 6. El sistema de anillos de Urano fue el segundo en ser descubierto en el sistema solar, después de los de Saturno.
La sonda espacial Voyager 2 investigó los anillos a fondo en enero de 1986. Descubrió dos nuevos anillos brillantes, λ y 1986U2R, elevando el número total a 11. La Voyager 2 tomó imágenes de los anillos desde diferentes ángulos, lo que ayudó a entender cómo reflejan la luz. También descubrió 10 satélites interiores de Urano, incluyendo a Cordelia y Ofelia, que son los satélites "pastores" del anillo ε.
Entre 2003 y 2005, el telescopio espacial Hubble detectó dos anillos adicionales que no se habían visto antes, aumentando el número a 13. Estos nuevos anillos exteriores duplicaron el tamaño conocido del sistema de anillos. El Hubble también tomó las primeras imágenes de dos pequeños satélites, uno de los cuales, Mab, comparte su órbita con el anillo más externo recién descubierto.
Características de los anillos
Actualmente, se sabe que el sistema de anillos de Urano tiene trece anillos distintos. Desde el más cercano al más lejano del planeta, son: 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν y μ. Se pueden agrupar en tres tipos: nueve anillos estrechos principales (6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, ε), dos anillos de polvo (1986U2R/ζ, λ) y dos anillos exteriores (μ, ν).
Los anillos de Urano están hechos principalmente de partículas grandes y tienen poco polvo, aunque sí hay polvo en los anillos 1986U2R/ζ, η, δ, λ, ν y μ. Además de estos anillos conocidos, podría haber muchas bandas de polvo muy tenues y anillos muy débiles que solo se ven ocasionalmente. La apariencia de los anillos cambia según cómo los ilumine el Sol. La Voyager 2 vio bandas de polvo cuando los anillos estaban iluminados de frente. Todos los anillos muestran variaciones en su brillo.
Los anillos son extremadamente oscuros, lo que significa que reflejan muy poca luz. Son ligeramente rojizos en la luz ultravioleta y visible, y grises en la luz infrarroja. No se sabe exactamente de qué están hechos, pero no pueden ser solo de hielo de agua, como los anillos de Saturno, porque son demasiado oscuros. Esto sugiere que están compuestos de una mezcla de hielo y material oscuro. Este material oscuro podría haberse vuelto así por la radiación de partículas cargadas de la magnetosfera de Urano.
El sistema de anillos de Urano es diferente de los de Júpiter y Saturno, donde algunos anillos son muy brillantes y están hechos de hielo de agua. Sin embargo, hay algunas similitudes con Saturno. Por ejemplo, el anillo F de Saturno y el anillo ε de Urano son estrechos, oscuros y están "guiados" por satélites. Los anillos exteriores de Urano, descubiertos recientemente, se parecen a los anillos G y E de Saturno. Las bandas de polvo entre los anillos principales de Urano son similares a los anillos de Júpiter. Por otro lado, el sistema de anillos de Neptuno es bastante parecido al de Urano, aunque es menos complejo, más oscuro y tiene más polvo.
Anillos estrechos principales
Anillo ε: El más brillante
El anillo ε es el más brillante y denso de todo el sistema de Urano. Refleja aproximadamente dos tercios de la luz de todos los anillos. Es el anillo más "excéntrico" de Urano, lo que significa que su forma no es un círculo perfecto. Debido a esto, su brillo cambia a medida que se mueve en su órbita: es más brillante cuando está más lejos de Urano y menos brillante cuando está más cerca.
Estas variaciones de brillo están relacionadas con los cambios en su ancho, que va de 19.7 kilómetros cuando está más cerca de Urano a 96.4 kilómetros cuando está más lejos. Cuando el anillo se ensancha, hay menos sombra entre las partículas, lo que hace que se vean más y el brillo aumente. La Voyager 2 pudo medir directamente estos cambios de ancho.
El anillo ε es muy delgado, de solo unos 150 metros de grosor. A pesar de ser tan delgado, está formado por varias capas de partículas. Es un lugar muy concurrido, con muchas partículas. El tamaño promedio de las partículas del anillo es de 0.2 a 20 metros. Prácticamente no tiene polvo, posiblemente debido a la resistencia del aire de la atmósfera de Urano. Debido a su extrema delgadez, el anillo ε desaparece cuando se ve de lado, como ocurrió en 2007.
La Voyager 2 detectó una señal extraña del anillo durante un experimento, lo que sugiere que el anillo ε podría estar formado por varios sub-anillos estrechos y densos, algunos de los cuales tienen arcos incompletos.
El anillo ε tiene dos satélites pastores, Cordelia en el interior y Ofelia en el exterior. Estos satélites ayudan a mantener el anillo en su lugar.
Anillo δ: Un anillo con dos partes
El anillo δ es circular y está ligeramente inclinado. Su brillo y ancho varían de forma inexplicable. Una posible razón es que el anillo tiene una estructura ondulada, causada por un pequeño satélite que está justo dentro de él. El borde exterior del anillo δ está en una relación especial con Cordelia.
Este anillo tiene dos partes: una parte estrecha y densa, y una parte interna más ancha y menos densa. La parte estrecha mide entre 4.1 y 6.1 kilómetros de ancho. La parte ancha mide entre 10 y 12 kilómetros de ancho. Cuando la Voyager 2 lo observó con luz de frente, el anillo δ parecía relativamente brillante, lo que indica que tiene polvo en su parte ancha. Esta parte ancha es más gruesa que la estrecha. Esto se confirmó en 2007, cuando el anillo δ se volvió más brillante, lo que es típico de un anillo que es grueso y poco denso.
Anillo γ: Estrecho y denso
El anillo γ es estrecho, denso y ligeramente excéntrico. Su inclinación es casi nula. Su ancho varía entre 3.6 y 4.7 kilómetros. En 2007, durante el cambio de plano del sistema de anillos, el anillo γ desapareció, lo que significa que es muy delgado, como el anillo ε, y no tiene polvo. El ancho y la densidad del anillo γ varían significativamente. No se sabe cómo se mantiene unido un anillo tan estrecho, pero se ha observado que su borde interno está en una relación especial con Ofelia.
Anillo η: Con un hombro ancho
El anillo η no tiene excentricidad ni inclinación. Al igual que el anillo δ, tiene dos partes: una parte estrecha y densa, y una parte exterior ancha y menos densa. La parte estrecha mide entre 1.9 y 2.7 kilómetros de ancho. La parte ancha mide 40 kilómetros de ancho. La Voyager 2 pudo ver este anillo en sus imágenes. Cuando se observó con luz de frente, el anillo η parecía brillante, lo que indica que tiene una cantidad considerable de polvo, probablemente en su parte ancha. Esta parte ancha es más gruesa que la estrecha. Esto se demostró en 2007, cuando el anillo η se volvió más brillante, siendo el segundo elemento más brillante del sistema de anillos. Esto es lo que se espera de un anillo que es grueso y poco denso. Como la mayoría de los otros anillos, muestra variaciones significativas en su densidad y ancho. La parte estrecha incluso desaparece en algunos lugares.
Anillos α y β: Los más brillantes después del ε
Después del anillo ε, los anillos α y β son los más brillantes de Urano. Al igual que el anillo ε, su brillo y ancho varían regularmente. Son más brillantes y anchos a 30 grados de su punto más lejano de Urano, y más tenues y estrechos a 30 grados de su punto más cercano. Los anillos α y β tienen una excentricidad y una inclinación notables. Los anchos de estos anillos son de 4.8 a 10 kilómetros y de 6.1 a 11.4 kilómetros, respectivamente. En 2007, durante el cambio de plano del sistema de anillos, estos anillos desaparecieron, lo que indica que son muy delgados, como el anillo ε, y no tienen polvo. Sin embargo, el mismo evento reveló una banda ancha y poco densa justo fuera del anillo β, que ya había sido observada por la Voyager 2. Se estima que la masa de ambos anillos es de aproximadamente 5 x 1015 kilogramos, la mitad de la masa del anillo ε.
Anillos 6, 5 y 4: Los más internos y tenues
Los anillos 6, 5 y 4 son los más internos y débiles de los anillos estrechos de Urano. Son los más inclinados, y sus excentricidades son mucho mayores que la del anillo ε. De hecho, sus inclinaciones (0.06°, 0.05° y 0.03°) eran lo suficientemente grandes como para que la Voyager 2 observara su elevación sobre el plano ecuatorial de Urano, que fue de 24 a 46 kilómetros. Los anillos 6, 5 y 4 también son los anillos más estrechos de Urano, midiendo 1.6-2.2 kilómetros, 1.9-4.9 kilómetros y 2.4-4.4 kilómetros de ancho, respectivamente. No fueron visibles durante el cambio de plano de los anillos en 2007 debido a su estrechez y falta de polvo.
Anillos de polvo
Anillo λ: Un anillo brillante de polvo
El anillo λ fue uno de los descubiertos por la Voyager 2 en 1986. Es un anillo estrecho y brillante que se encuentra dentro del anillo ε, entre este y el satélite Cordelia. Este satélite, de hecho, crea un espacio oscuro dentro del anillo λ. Cuando se ve con luz de fondo, el anillo λ es extremadamente estrecho, de aproximadamente 1 a 2 kilómetros.
La apariencia del anillo λ cambió drásticamente cuando se observó con luz de frente en 1986. Bajo esta condición, el anillo se convirtió en el elemento más brillante del sistema de anillos de Urano, brillando más que el anillo ε. Esta observación indica que el anillo λ contiene una cantidad significativa de polvo muy pequeño, del tamaño de micrómetros. Las observaciones realizadas en 2007 por el telescopio Keck confirmaron esta conclusión, ya que el anillo λ se convirtió en uno de los elementos más brillantes de su sistema de anillos.
Un análisis detallado de las imágenes de la Voyager 2 reveló variaciones en el brillo del anillo λ. Estas variaciones parecen ser periódicas, como una onda. El origen de esta estructura en el anillo λ sigue siendo un misterio.
Anillo 1986U2R / ζ: Un anillo interior que cambia
En 1986, la Voyager 2 detectó una capa ancha y brillante de material dentro del anillo 6. A este anillo se le llamó temporalmente 1986U2R. Era muy brillante y se podía ver en una sola imagen de la Voyager 2. Se encontraba entre 37 000 y 39 500 kilómetros del centro de Urano. No se volvió a observar hasta 2003-2004, cuando el telescopio Keck encontró una capa ancha y brillante de material justo dentro del anillo 6. A este anillo se le renombró como anillo ζ. Sin embargo, la posición del anillo ζ recuperado es diferente de la observada en 1986. Ahora está situado entre 37 850 y 41 350 kilómetros del centro del planeta.
El anillo ζ se observó de nuevo en 2007, cuando se convirtió en el elemento más brillante del sistema de anillos, brillando más que todos los demás juntos. Las diferentes apariencias de los anillos 1986U2R y ζ pueden deberse a las diferentes formas en que fueron iluminados: de frente en 2003-2007 y de lado en 1986. Sin embargo, no se pueden descartar cambios en la distribución del polvo en los últimos 20 años, que se cree que es lo que predomina en el anillo.
Otras bandas de polvo
Además de los anillos 1986U2R/ζ y λ, existen otras bandas de polvo extremadamente brillantes en el sistema de anillos de Urano. No se ven en las ocultaciones porque son muy poco densas, pero son brillantes cuando se iluminan de frente. Las imágenes de la Voyager 2 revelaron la existencia de bandas de polvo brillantes entre los anillos λ y δ, entre los anillos η y β, y entre los anillos α y 4. Muchas de estas bandas se detectaron de nuevo entre 2003 y 2004 por el Telescopio Keck y en 2007, pero sus ubicaciones exactas y su brillo relativo eran diferentes a los observados por la Voyager. Se cree que el polvo en estas bandas se repone continuamente por colisiones entre partículas más grandes, pequeños satélites y meteoroides que vienen de fuera del sistema de Urano.
Sistema anular exterior
Entre 2003 y 2005, el telescopio espacial Hubble detectó un par de anillos que no se conocían antes, ahora llamados sistema anular exterior, lo que elevó el número de anillos conocidos de Urano a 13. Estos anillos fueron nombrados μ y ν. El anillo μ es el más externo de los dos, y está el doble de lejos del planeta que el brillante anillo η.
Los anillos exteriores son diferentes de los anillos estrechos internos en varias cosas: son anchos, de 17 000 y 3800 kilómetros de ancho respectivamente, y muy débiles. Tienen perfiles de brillo radial en forma de triángulo.
El punto más brillante del anillo μ está casi exactamente en la órbita del pequeño satélite de Urano Mab, que probablemente es la fuente de las partículas del anillo. El anillo ν se encuentra entre los satélites Porcia y Rosalinda y no contiene ningún satélite en su interior. Un nuevo análisis de las imágenes de la Voyager 2 con luz de frente muestra claramente los anillos μ y ν. En esta forma de iluminación, los anillos son mucho más brillantes, lo que indica que contienen partículas de polvo del tamaño de micrómetros. Los anillos exteriores de Urano pueden ser similares a los anillos G y E de Saturno.
El anillo μ podría estar compuesto completamente de polvo, sin ninguna partícula grande. Esta idea parece apoyarse en las observaciones del telescopio Keck, que no pudo detectar el anillo μ en el infrarrojo cercano, pero sí detectó el anillo ν. Esta falta de detección significa que el anillo μ es de color azul, lo que a su vez significa que el polvo muy pequeño (micrométrico) predomina en su interior. El polvo podría estar hecho de hielo de agua. Por el contrario, el anillo ν es de color ligeramente rojizo.
Cómo se formaron y se mantienen los anillos
Un gran misterio sobre los anillos estrechos de Urano es cómo se mantienen unidos. Sin algo que mantenga sus partículas juntas, los anillos se dispersarían rápidamente. La vida de los anillos de Urano sin este mecanismo no podría ser mayor de 1 millón de años. El modelo más aceptado para explicar esto, propuesto por Goldreich y Tremaine, dice que un par de satélites "pastores" cercanos, uno interno y otro externo, interactúan con el anillo por su gravedad. Estos satélites mantienen las partículas del anillo en su lugar. Para que sean efectivos, la masa de ambos satélites pastores debe ser al menos dos o tres veces mayor que la del anillo. Este mecanismo funciona al menos en el caso del anillo ε, donde Cordelia y Ofelia actúan como pastores. Cordelia también es el pastor exterior del anillo δ, y Ofelia es el pastor exterior del anillo γ. Sin embargo, no se conocen satélites de más de 10 kilómetros cerca de los otros anillos. La distancia actual de Cordelia y Ofelia al anillo ε se puede usar para estimar la edad del anillo. Los cálculos muestran que el anillo ε no puede tener más de 600 millones de años.
Como los anillos de Urano parecen ser jóvenes, deben estar siendo renovados continuamente por la fragmentación de cuerpos más grandes debido a colisiones. Se estima que la vida de un satélite del tamaño de Puck contra la destrucción por colisión es de unos pocos miles de millones de años. La vida de un satélite más pequeño es mucho más corta. Por lo tanto, todas las lunas internas y los anillos actuales deben ser el resultado de la destrucción de varios satélites del tamaño de Puck en los últimos 4500 millones de años. Cada una de estas destrucciones habría iniciado una serie de colisiones que rápidamente desintegraron los cuerpos grandes en partículas mucho más pequeñas, incluyendo polvo. Finalmente, la mayor parte de la masa se perdería, y las partículas sobrevivirían solo en las posiciones donde serían estabilizadas por la gravedad de los satélites pastores. El resultado final de esta evolución sería un sistema de anillos estrechos. Sin embargo, algunos satélites más pequeños aún podrían permanecer dentro de los anillos en la actualidad. El tamaño máximo de estos satélites sería probablemente de alrededor de 10 kilómetros.
El origen de las bandas de polvo es menos complicado. El polvo tiene una vida muy corta, de 100 a 1000 años, y debe ser repuesto continuamente por colisiones entre partículas más grandes, pequeños satélites y meteoroides que vienen de fuera del sistema de Urano. Los cinturones de satélites más pequeños que donan material y las partículas son invisibles debido a su baja densidad, mientras que el polvo se ve con luz de frente. Se espera que los anillos principales estrechos y los cinturones de satélites más pequeños que crearon las bandas de polvo difieran en el tamaño y la distribución de sus partículas. Los anillos principales están formados por cuerpos de entre un centímetro y un metro. En cambio, las bandas de polvo tienen relativamente pocas partículas grandes, lo que las hace menos densas.
Galería de imágenes
-
Esquema del sistema de anillos-satélites de Urano. Las líneas continuas indican los anillos. Las discontinuas, las órbitas de sus satélites.
-
Comparación de los anillos de Urano mediante luz dispersada hacia adelante y retrodispersada. (Imágenes obtenidas por la Voyager 2 en 1986.)
Véase también
En inglés: Rings of Uranus Facts for Kids
