gov-civil-vilareal.ptEl cálido resplandor de los anillos alrededor de Urano
>Los cuatro planetas gigantes de nuestro sistema solar tienen anillos. Los de Saturno son obvios, los de Júpiter son increíblemente delgados y, aunque Neptuno tiene anillos, uno de ellos tiene regiones brillantes que forman arcos más obvios, cuya causa se desconoce.
Urano también tiene anillos. Las observaciones desde el suelo y desde naves espaciales han determinado que hay al menos diez anillos estrechos hechos de partículas heladas, y también tres anillos más anchos y polvorientos. Los anillos de Urano son oscuros en la luz visible, lo que significa que no reflejan mucha luz solar, lo que los hace difíciles de ver desde la Tierra.
Pero una cosa divertida acerca de las cosas oscuras que absorben la luz del sol es que obtienen más cálido . Una regla fundamental de la física es que cualquier cosa por encima de una temperatura de cero absoluto emite luz, y la longitud de onda (color) donde emite la mayor parte de su energía cambia con la temperatura. Entonces, aunque los anillos de Urano no reflejan mucha luz solar, son lo suficientemente cálidos como para emitir luz. Estaría muy por fuera de lo que nuestros ojos pueden ver, en el infrarrojo lejano (a veces llamado infrarrojo térmico) e incluso en longitudes de onda más largas, como en el rango milimétrico.
Recientemente, Los astrónomos observaron a Urano en esas longitudes de onda. utilizando el Very Large Telescope (sensible al IR térmico) y ALMA, el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, ambos en Chile. El propósito de las observaciones era mirar la atmósfera del planeta gigante, pero para su sorpresa uno de los anillos era lo suficientemente brillante como para detectarlo fácilmente en las imágenes !
Las observaciones de Urano y sus anillos en diferentes longitudes de onda (de izquierda a derecha, 3,1 milímetros, 2,1 mm, 1,3 mm y 18,8 micrones (infrarrojo térmico) muestran que el anillo épsilon emite luz. Urano es muy brillante y ha sido enmascarado para mayor claridad. Crédito : Molter, et al.
El anillo brillante que puedes ver en esas imágenes es el anillo ε (épsilon), el más brillante de todos. Aunque no son visibles a simple vista, también se detectan varios otros anillos en las imágenes (aparecen si recolectas toda la luz de los anillos elípticos (anillos) alrededor de Urano a las distancias correctas y agregas toda la luz). Esta es la primera vez que los anillos se han visto con luz térmica emitida; las observaciones anteriores siempre las muestran reflejando la luz del sol.
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Lo bueno de esto, literalmente, es que esto significa que se puede medir la temperatura de las partículas del anillo (ya que, nuevamente, la forma en que los objetos emiten luz depende de la temperatura). Los astrónomos encontraron que las partículas del anillo tienen una temperatura de 77 grados Kelvin, es decir, alrededor de -200 ° C, alrededor de la temperatura que el nitrógeno se condensa de gas a líquido. Así que sí, estamos hablando de frío aquí ... pero aún así, eso es más cálido de lo que cabría esperar para el hielo a la distancia de Urano del Sol, incluso si las partículas son oscuras.
La imagen compuesta de Urano y sus anillos en longitudes de onda milimétricas muestra los anillos emitiendo luz debido a su cálida temperatura de 77K. Crédito: Edward Molter e Imke de Pater
La razón de esto depende de un par de cosas, incluido qué tan bien las partículas arrojan calor (lo que se llama Inercia térmica ) y qué tan rápido giran las partículas individuales. La primera parte puede tener un sentido intuitivo para usted; algunos objetos cotidianos retienen el calor mejor que otros. Un molde para pasteles de vidrio permanece caliente más tiempo que uno de metal después de sacarlo del horno, por ejemplo. Eso significa que el vidrio tiene una inercia térmica más alta que el metal, por lo que lleva más tiempo enfriarse (en realidad es más complicado que esto, porque las cosas en su cocina se enfrían por conducción, calentando el aire que está en contacto con ellas, mientras que las cosas en el espacio tienen para irradiar ese calor en forma de luz, un proceso mucho menos eficiente).
La otra parte, sobre el efecto, es un poco más extraña. Lo que está sucediendo allí es que una partícula de anillo está sentada a la luz del sol, por lo que la mitad se calienta un poco más que la mitad que no mira hacia el Sol. Si la partícula gira rápidamente, cualquier parte de su superficie no tiene mucho tiempo para irradiar ese calor antes de volver a calentarse mientras gira hacia la luz del sol. Toda la partícula está aproximadamente a la misma temperatura. Sin embargo, si gira lentamente, el lado que mira al Sol es mucho más cálido que el lado oscuro, que tiene tiempo para irradiar calor y, por lo tanto, enfriarse.
Las observaciones de los anillos indican que los lados iluminados por el sol y oscuros de las partículas del anillo están a diferentes temperaturas, por lo que giran lentamente o tienen una inercia térmica baja. Sé que esto puede parecer esotérico, pero una evidencia como esta ayuda a los científicos a construir una imagen de lo que está sucediendo en esos anillos; podemos averiguar de qué están hechas las partículas del anillo y cómo reaccionan a su entorno.
Hablando de eso, los nuevos resultados también indican que no hay mucho polvo Entre los anillos. Las nuevas observaciones no son sensibles al polvo como ese, pero coinciden con otras observaciones que son . Si hubiera polvo allí, las observaciones se verían diferentes.
Esto también implica que en el anillo ε las partículas son bastante grandes, ninguna más pequeña que aproximadamente un centímetro de diámetro (digamos, del tamaño de una uva o una pelota de golf). Eso es muy diferente de los anillos de Saturno, donde las cosas tan pequeñas como un micrón (una millonésima parte de un metro; un cabello humano mide aproximadamente 100 micrones de ancho) es común. Las partículas en los anillos de Urano son mucho más grandes que eso, lo que implica que tienen un origen diferente (o, más probablemente, una historia diferente) que los anillos de Saturno. Tal vez no se muelen tanto entre sí, o tal vez pequeñas partículas son expulsadas por algún mecanismo que actúa en el entorno de Urano.
Eso no está claro, por lo que es otro misterio por resolver. Hay muchas cosas realmente básicas que todavía no conocemos sobre los planetas exteriores, y observaciones como esta ayudan. Sería incluso mejor tener una gran misión similar a la de Cassini a Urano y / o Neptuno, algo que podría pasar unos años allí para echar un buen vistazo. La NASA está reflexionando sobre algunas ideas. , pero aún estamos lejos de ver que una misión real proviene de ellos.
Espero que eso cambie pronto. Urano y Neptuno son los únicos planetas del sistema solar que nunca han estado en órbita (si te gusta pensar en Plutón como un planeta, tampoco es así, pero New Horizons consiguió toneladas de imágenes de alta resolución , donde las imágenes de Urano y Neptuno de la Voyager 2 no son tan nítidos). Todavía hay mucho que aprender sobre ambos.
