La compleja dinámica de los sistemas de anillos en miniatura del Sistema Solar

Resultado de una integración numérica que muestra la evolución de unas setecientas partículas que orbitan alrededor de un cuerpo alargado de tamaño y forma similar a Cariclo (un elipsoide con los ejes principales de 314 x 278 x 172 kilómetros). Las partículas están sujetas a una fuerza disipativa radial que simula el efecto de las colisiones. Después de tres meses (panel superior), la mayoría de las partículas dentro de la corotación (a 190 kilómetros del centro de Cariclo) cayeron sobre el cuerpo. Después de un año (panel central), se ha vaciado el área interna, y después de un año (panel inferior) las partículas continúan su migración hacia las áreas externas. Fuente: IAA.

En 2013 y 2017, respectivamente, dos cuerpos del Sistema Solar ingresaban en el reducido grupo de objetos con anillo: Cariclo, el mayor de una población de objetos conocidos como centauros, que se hallan entre Júpiter y Neptuno y que comparten características tanto con los cometas como con los asteroides; y Haumea, un planeta enano situado más allá de Neptuno con forma elipsoidal y un tamaño, en su lado mayor, similar al de Plutón.


Ambos presentan anillos estrechos y confinados, lo que sugiere la existencia de “satélites pastores” que contribuyan a que los anillos permanezcan confinados, como los que se observan alrededor de Saturno y Urano. Sin embargo, existe una diferencia importante entre los planetas gigantes y los cuerpos no planetarios, ya que estos últimos pueden mostrar formas muy irregulares: pueden presentar relieves, como cráteres o montañas, inexistentes en los planetas gaseosos, o mostrar una forma alargada (Haumea, por ejemplo, presenta una forma achatada como un balón de rugby).

“En este trabajo demostramos que estas deformaciones o irregularidades crean resonancias gravitatorias entre el cuerpo y las partículas del anillo que provocan que la órbita síncrona (o de corrotación), en la que las partículas tienen un periodo orbital igual al de rotación del cuerpo central, se vacíe: las partículas del disco que se encuentran dentro de la corrotación caen hacia el objeto central y, por el contrario, las que se hallan fuera son empujadas hacia el exterior, más allá de la resonancia 1:2 (en la que completan una revolución alrededor del cuerpo en el tiempo que este gira dos veces sobre sí mismo)”, señala Pablo Santos-Sanz, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), que participa en el trabajo.

Las escalas de tiempo asociadas a la migración de las partículas del disco son pequeñas, de unos pocos años en el caso de cuerpos alargados, como Haumea. Para un cuerpo esférico con una montaña ecuatorial de cinco kilómetros, la zona de corrotación puede vaciarse en menos de un millón de años, un periodo de tiempo muy breve en comparación con la edad del Sistema Solar.

Estas conclusiones quedan confirmadas en los objetos conocidos: los anillos de Cariclo y Haumea se hallan a cuatrocientos y dos mil doscientos noventa kilómetros, fuera de sus resonancias 1:2, que se producen a trescientos y mil setecientos cincuenta kilómetros respectivamente.https://observatori.uv.es/