¿Édouard Roche (1820 – 1883) se equivocó? Un equipo internacional, en el que participaron investigadores franceses del Observatorio de París – PSL, de la Universidad de la Sorbona y del CNRS, descubrió, alrededor del objeto transneptuniano Quaoar, un anillo… que no debería existir. Este trabajo es objeto de una publicación en la revista Nature, el 8 de febrero de 2023.
Los sucesivos e inesperados descubrimientos de anillos en 2013 alrededor del objeto centauro -Chariklo-, luego en 2017 alrededor del objeto transneptuniano-, llevaron a una observación asombrosa: lejos de estar reservados a los cuatro planetas gigantes, los anillos serían un lugar común entre los pequeños objetos del sistema solar (El sistema solar es un sistema planetario compuesto por una estrella, la…) externos. Esta idea fue obviamente una apuesta ganadora del proyecto “Lucky Star” del Consejo Europeo de Investigación (ERC) liderado entre 2015 y 2021 por Bruno Sicardy, profesor de la Universidad de la Sorbona (Una universidad es un establecimiento de educación superior cuyo objetivo es el.. .) y astrofísico del Observatorio de París (El Observatorio de París nació del proyecto, en 1667, de crear un observatorio astronómico…) – PSL.
Por lo tanto, a su vez, Quaoar fue atacado. Quaoar, un gran objeto transneptuniano del tamaño de la mitad de Plutón y que orbita a una media de 43 unidades astronómicas del Sol, dio lugar a cuatro campañas de observación de ocultación estelar que tuvieron lugar entre 2018 y 2021, movilizando una cohorte de telescopios terrestres y espaciales:
– el telescopio robótico ATOM en Namibia (proyecto HESS);
– el Gran Telescopio Canarias de 10,40 m de diámetro, ubicado en La Palma;
– el telescopio espacial CHEOPS de la ESA;
– y estaciones de astrónomos ciudadanos australianos.
Los propósitos eran múltiples: observar el paso de Quaoar frente o cerca de estrellas en el plano del cielo, recopilar información sobre el propio cuerpo y resaltar materia alrededor del objeto, en forma de anillos, chorros o envolturas de polvo.
Características del anillo Quaoar
Impresión artística del anillo de Quaoar Impresión artística del anillo de Quaoar representado aquí como la elipse exterior, con una parte estrecha y más densa en la parte inferior derecha y un componente continuo más delgado y ancho. La zona azul interior marca el límite «Roche» de Quaoar, un área fuera de la cual se espera que un anillo no permanezca como tal, sino que se acumule en un satélite.
Trabajos científicos recientes indican que, dependiendo de la ley de colisión adoptada, un anillo puede sobrevivir mucho más allá de este límite.
Sylvain Cnudde / Observatorio de París – PSL / LESIA
En conjunto, las observaciones destacaron la existencia de un anillo que rodea a Quaoar. Este es heterogéneo (1) y tiene un radio de 4.100 km. La parte densa del anillo, que tiene una extensión azimutal (paralela al anillo) limitada, bloquea más del 50% del flujo estelar que lo atraviesa. Se incluye en una componente más tenue y continua que apenas bloquea el flujo estelar (menos del 1%).
Pero la propiedad única y sorprendente del anillo es su gran distancia desde el cuerpo central: estimada en unas 7,4 veces el radio de Quaoar. Este anillo está por lo tanto mucho más allá del llamado límite «Roche» del cuerpo central.
Sin embargo, más allá del límite calculado por el matemático y astrónomo francés (Un astrónomo es un científico especializado en el estudio de la astronomía.) Edouard Roche, en 1850, se supone que no se forma un anillo de colisión, las partículas se acumulan rápidamente en un satélite y así desaparecer. En efecto, según los cálculos de Ed. Roche, la acreción (Accreción designa en astrofísica, geología y meteorología el aumento de…) se evita en el caso de un anillo de colisión situado por debajo de este límite. Por otro lado, si el disco se encuentra más allá de este límite, debería, en unas pocas semanas, agregarse en un satélite.
Y, de hecho, los anillos principales de los cuatro planetas gigantes, de Chariklo y de Haumea, se encuentran todos dentro o cerca de los límites de Roche de sus respectivos cuerpos.
Simulaciones numéricas para comprender mejor
Por lo tanto, improbable, este descubrimiento del anillo de Quaoar dio lugar a estudios numéricos más avanzados presentados por el equipo. Así, los parámetros del anillo de Quaoar se han utilizado para realizar, en la Universidad de Oulu en Finlandia, simulaciones de partículas en colisión sometidas a sus atracciones mutuas.
Hasta ahora, las leyes de colisión, utilizadas por ejemplo para describir los anillos de Saturno, daban como resultado una rápida acumulación. Sin embargo, leyes de colisión alternativas (Alternativas (título original: Destiny Three Times) es una novela de Fritz Leiber publicada…), más elásticas y obtenidas en el laboratorio a baja temperatura (La temperatura es una cantidad física medida usando un termómetro y. ..), de hecho muestran lo contrario. Las velocidades posteriores al impacto entre las partículas siguen siendo lo suficientemente altas como para que superen sus atracciones mutuas. Esto inhibe su tendencia a la acumulación. Si bien el criterio de Roche parece lo suficientemente sólido como para explicar cómo las fuerzas de las mareas rompen un satélite para formar un anillo, el proceso inverso, es decir, la acumulación de partículas de un anillo en un satélite, involucra mecanismos más complejos, complejidades que hasta ahora han sido ignoradas. .
Sin embargo, todavía quedan algunas preguntas importantes por responder, incluidas las siguientes: ¿cómo se limita el anillo de Quaoar tanto en la dirección radial (perpendicular al anillo) como en la azimutal (paralela al anillo)? Es interesante notar la configuración particular en la que se encuentra el anillo, a saber, que una partícula del anillo completa solo una revolución cuando Quaoar completa tres rotaciones. Coincidentemente o no, esta configuración (llamada «resonancia») también se observa para los anillos de Chariklo y Haumea. Esto sugiere que esta resonancia podría jugar un papel clave en la existencia misma del anillo y su ubicación radial.
Las simulaciones preliminares de colisión (también realizadas en la Universidad de Oulu) muestran que el confinamiento radial sí ocurre en esta resonancia, un resultado que ahora necesita ser corroborado por estudios teóricos. El confinamiento azimutal de la parte densa, o arco, sigue siendo más misterioso. Podría provenir de perturbaciones de Weywot, el satélite de Quaoar, o quizás de un satélite que aún no ha sido descubierto. Esta hipótesis, aunque todavía se debate, ha sido evocada para explicar la estabilidad de los arcos de Neptuno. Pero también podría resultar de un mecanismo completamente diferente, por ejemplo, de un proceso interrumpido de acumulación del anillo en un satélite.
En cualquier caso, la sentencia es inapelable. El anillo de Quaoar exhibe un comportamiento con respecto al límite de Roche que nunca antes se había observado. Como tal, cuestiona el principio mismo de los mecanismos de acreción que permiten (o impiden) la formación de satélites a partir de un disco de colisión que orbita alrededor de un cuerpo planetario (Un planetario designa un conjunto mecánico en movimiento, figurando el sistema solar…).
Referencia:
El artículo se publica con el título: “A dense ring of the trans-Neptunian object Quaoar outside its Roche Limit” en la revista Nature del 8 de febrero de 2023. DOI: 10.1038/s41586-022-05629-6
Notas:
(1) Como tal, este anillo recuerda a los arcos de Neptuno, descubiertos desde el suelo en 1984 y luego fotografiados por la sonda Voyager 2 de la NASA que sobrevoló Neptuno en 1989.
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