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Una primera simulación global brinda nuevas perspectivas sobre el sistema de anillos

Un equipo de investigadores en Japón ha modelado los dos anillos alrededor de Chariklo, el cuerpo más pequeño del Sistema Solar conocido por tener anillos. Esta es la primera vez que se simula un sistema de anillo entero usando tamaños realistas para las partículas de anillo, teniendo también en cuenta las colisiones y las interacciones gravitatorias entre las partículas.
La simulación del equipo reveló información sobre el tamaño y la densidad de las partículas en los anillos. Al considerar la estructura detallada y la imagen global por primera vez, el equipo encontró que el anillo interior de Chariklo debía ser inestable sin ayuda. Es posible que las partículas del anillo sean mucho más pequeñas de lo previsto o que un satélite no descubierto alrededor de Chariklo esté estabilizando el anillo.
Los sistemas de anillos, como los anillos icónicos alrededor de Saturno y Urano, están compuestos de partículas que van desde centímetros a metros de tamaño. Hasta ahora, la dificultad de calcular las trayectorias y las interacciones mutuas de todas estas partículas había confundido los intentos de estudiar los anillos a través de simulaciones por ordenador. Los investigadores anteriores han simulado sólo una parte de un sistema de anillos que ignora la estructura general, o han usado partículas poco realistas y han ignorado las estructuras detalladas.
Para dilucidar la estructura detallada y evolución de los anillos de Chariklo, la doctora Shugo Michikoshi, de la Universidad de Tsukuba, y el profesor Eiichiro Kokubo, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) realizaron simulaciones de los anillos utilizando el superordenador ATERUI*1 en NAOJ. Ambos calcularon los movimientos de 345 millones de partículas de anillo con el tamaño realista de unos pocos metros teniendo en cuenta las colisiones inelásticas y las atracciones gravitatorias mutuas entre las partículas. Gracias a las muchas CPU de ATERUI y al pequeño tamaño del sistema de anillos de Chariklo, los investigadores realizaron con éxito la primera simulación global con partículas de tamaño realista.
Sus resultados, que han sido publicados en 'The Astrophysical Journal Letters'. muestran que la densidad de las partículas del anillo debe ser menor que la mitad de la densidad del propio Chariklo. Sus resultados también mostraron que un patrón a rayas, conocido como "la autogravedad se despierta", se forma en el anillo interno debido a las interacciones entre las partículas. Estas vibraciones de autogravedad aceleran la desintegración del anillo. El equipo recalculó la vida esperada de los anillos de Chariklo basándose en sus resultados y encontró que era sólo de 1 a 100 años, mucho más corto que las estimaciones anteriores. Esto es tan corto que es sorprendente que el anillo todavía esté allí.
El equipo de investigación sugirió dos posibilidades para explicar la existencia continuada del anillo. "Las pequeñas partículas de anillo son una posibilidad. Si el tamaño de las partículas del anillo es sólo de unos pocos milímetros, los anillos se pueden mantener durante 10 millones de años. Otra posibilidad es la existencia de un satélite pastor no descubierto que retrasa la disolución de los anillos", explica el profesor Kokubo.
Por su parte, el doctor Michikoshi añade que "la interacción entre los anillos y un satélite es también un proceso importante en los anillos de Saturno". "Para entender mejor el efecto de un satélite en la estructura del anillo, planeamos construir un nuevo modelo para la formación de los anillos de Chariklo", agrega.
En 2014, dos anillos separados por un hueco fueron descubiertos alrededor de Chariklo, el centauro conocido más grande. Los centauros son pequeños cuerpos que vagan entre Júpiter y Neptuno. Aunque Chariklo tiene sólo cientos de kilómetros de tamaño, sus anillos son tan opacos como los de Saturno y Urano. Así, Chariklo ofreció una oportunidad ideal para modelar un sistema de anillo completo.