Anillos planetarios de Urano brillan en luz fría

20 junio, 2019

Artículo Científico

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA) y el Very Large Telescope (VLT), astrónomos han obtenido una imagen de los fríos y rocosos anillos que rodean Urano. En lugar de observar la luz del Sol reflejada en estos, ALMA y el VLT captaron el brillo en los rangos milimétrico e infrarrojo medio que emiten sus partículas extremadamente frías. Descubiertos recién en 1977, los anillos de Urano son invisibles para casi todos los telescopios (excepto para los más grandes), pero son sorprendentemente brillantes en las nuevas imágenes térmicas del planeta, captadas por estos dos grandes telescopios en Chile.

El brillo térmico da a los astrónomos una nueva visión de los anillos de Urano, que hasta ahora solo se habían observado al reflejar una pequeña fracción de la luz del Sol. Las nuevas imágenes captadas por ALMA y el VLT permitieron por primera vez medir la temperatura de los anillos: unos fríos 77º Kelvin, o -196,15º Celsius.

Las observaciones también confirman que el anillo más brillante y denso de Urano, llamado Épsilon, se diferencia de los otros sistemas de anillos conocidos dentro de nuestro Sistema Solar. En particular de los anillos de Saturno, de espectacular belleza, que son «amplios, brillantes y tienen un rango de tamaño de partículas, desde polvo micrométrico en el anillo D – el más interno- hasta decenas de metros en los anillos principales», explica Imke de Pater, profesor de astronomía de la Universidad de California-Berkeley. «Falta el extremo más pequeño en los anillos de Urano, Épsilon se compone de rocas del tamaño de una pelota de golf y más grandes».

Los anillos de Júpiter, en comparación, contienen en su mayoría partículas pequeñas de tamaño micrométrico (una micra es una milésima de milímetro). Los de Neptuno también son mayoritariamente de polvo, e incluso Urano tiene capas de polvo entre sus estrechos anillos principales.

“Ya sabemos que Épsilon es un poco raro porque no vemos las partículas más pequeñas”, dijo Edward Molter, estudiante de grado de la misma universidad. “Algo las ha estado barriendo o se están juntando. Simplemente no lo sabemos. Este es un paso para entender su composición y saber si todos los anillos provienen del mismo material de origen, o si cada anillo se formó en procesos diferentes”.

Los anillos podrían ser antiguos asteroides capturados por la gravedad del planeta, restos de lunas que chocaron entre sí y se rompieron, restos de lunas que se destrozaron al acercarse demasiado a Urano, o remanentes de la formación hace 4.500 millones de años.

Los nuevos datos fueron publicados esta semana en The Astronomical Journal. De Pater y Molter lideraron las observaciones con ALMA, mientras que Michael Roman y Leigh Fletcher de la Universidad de Leicester, Reino Unido, encabezaron las observaciones con el VLT.

“Los anillos de Urano son diferentes en composición del anillo principal de Saturno, en el sentido de que, en el rango de lo visible e infrarrojo, su albedo, es decir su capacidad de reflejar la luz, es mucho más baja: son muy oscuros, como el carbón” dijo Molter. “También son extremadamente angostos en comparación con los anillos de Saturno. El más extenso, Épsilon, varía de 20 a 100 kilómetros, mientras que los anillos de Saturno tienen cientos o decenas de miles de kilómetros de ancho».

La falta de partículas del tamaño del polvo en los anillos principales de Urano se observó por primera vez en 1986 cuando la sonda Voyager 2 pasó cerca del planeta. Sin embargo, la nave espacial no pudo medir la temperatura de los anillos. Hasta la fecha, los astrónomos han contado un total de 13 anillos en Urano, existiendo algunas capas de polvo entremedio.

«Es genial que podamos hacer esto con los instrumentos disponibles», dijo Molter. «Estaba tratando de obtener la mejor imagen posible del planeta cuando vi sus anillos. Fue increíble».

Tanto las observaciones del VLT como las de ALMA fueron diseñadas para explorar la estructura de las temperaturas de la atmósfera de Urano, con el VLT sondeando longitudes de onda más cortas que ALMA.

«Nos sorprendió ver tan claramente los anillos cuando procesamos los datos por primera vez» dijo Fletcher.

Se trata de una desafiante oportunidad para el futuro telescopio espacial, James Webb, que tendrá la capacidad de proporcionar mayores detalles sobre los anillos de Urano, una vez sea lanzado en la próxima década.

Información adicional

Esta investigación fue aceptada para publicación bajo el título «Emisión térmica del sistema de anillos de Urano» por E.M. Molter, et al., en the Astrophysical Journal. (Preimpresión: https://arxiv.org/abs/1905.12566).

Los autores de la investigación son Edward M. Molter [1], Imke de Pater [1], Michael T. Roman [2], and Leigh N. Fletcher [2].

[1] Astronomy Department, University of California, Berkeley; Berkeley CA, 94720, EE.UU.
[2] Department of Physics & Astronomy, University of Leicester, University Road, Leicester, LE1 7RH, Reino Unido.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Imágenes

Imagen compuesta de la atmósfera y los anillos de Urano tomada con el radiotelescopio ALMA en diciembre de 2017. La imagen muestra por primera vez la emisión térmica, o temperatura, de los anillos de Urano, permitiendo a los astrónomos determinarla en unos fríos 77º Kelvin (-196,15℃). Bandas oscuras en la atmósfera de Urano delatan la presencia de moléculas que absorben las ondas de radio, en particular gas de Sulfuro de Hidrógeno (H2S); mientras que las zonas más brillantes como el polo norte contienen muy pocas de estas moléculas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); E. Molter and I. de Pater.

Imagen compuesta de la atmósfera y los anillos de Urano tomada con el radiotelescopio ALMA en diciembre de 2017. La imagen muestra por primera vez la emisión térmica, o temperatura, de los anillos de Urano, permitiendo a los astrónomos determinarla en unos fríos 77º Kelvin (-196,15℃). Bandas oscuras en la atmósfera de Urano delatan la presencia de moléculas que absorben las ondas de radio, en particular gas de Sulfuro de Hidrógeno (H2S); mientras que las zonas más brillantes como el polo norte contienen muy pocas de estas moléculas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); E. Molter and I. de Pater.

 

Interprestación artística de Urano y sus oscuros anillos. Envés de observar la luz de Sol reflejada en los anillos, astrónomos obtuvieron una imagen en onda milimétricas e infrarrojas de la emisión propia de las frías partículas que los componen. Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello.

Interpretación artística de Urano y sus oscuros anillos. Envés de observar la luz de Sol reflejada en los anillos, astrónomos obtuvieron una imagen en onda milimétricas e infrarrojas de la emisión propia de las frías partículas que los componen. Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello.