Los Anillos De Urano

Los anillos de Urano son un sistema de anillos planetarios que rodean a dicho planeta. Tienen una complejidad intermedia entre los extensos anillos de Saturno y los sistemas más sencillos que circundan a Júpiter y Neptuno. Fueron descubiertos el 10 de marzo de 1977 por James L. Elliot, Edward W. Dunham, y Douglas J. Mink. Hace más de 200 años, William Herschel también anunció la observación de anillos, pero los astrónomos modernos se muestran escépticos ante el hecho de que realmente pudiera haberlos observado, ya que son muy oscuros y débiles. Se descubrieron dos anillos más en 1986 en imágenes tomadas por la sonda espacial Voyager 2, y en 2003–2005 se encontraron dos anillos más externos mediante fotografías del Telescopio Espacial Hubble.

A fecha de 2009, se sabe que el sistema de anillos de Urano consta de 13 anillos distintos. En orden creciente de distancia desde el planeta se designan con la notación 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν y μ. Sus radios oscilan entre los 38.000 km del anillo 1986U2R/ζ a los 98.000 km del anillo μ. Pueden encontrarse bandas de polvo débiles y arcos incompletos adicionales entre los anillos principales. Los anillos son extremadamente oscuros —el albedo de Bond de las partículas de los anillos no excede el 2%. Probablemente están compuestos por hielo de agua con el añadido de algunos compuestos orgánicos oscuros procesados por la radiación.

La mayoría de los anillos de Urano tienen tan sólo unos cuantos kilómetros de anchura. El sistema de anillos contiene, en general, poco polvo. Principalmente está compuesto por cuerpos grandes, de 0,2–20 m de diámetro. No obstante, algunos anillos son ópticamente delgados. Los anillos 1986U2R/ζ, μ y ν, de apariencia ancha y débil, están formados por partículas de polvo, mientras que el anillo λ, estrecho y débil, también contiene cuerpos de tamaño mayor. La relativa carencia de polvo en el sistema de anillos se debe a la resistencia aerodinámica de la parte más externa de la exosfera de Urano— la corona.

Se cree que los anillos de Urano son relativamente jóvenes, de una antigüedad no mayor de 600 millones de años. Probablemente se originaron de los fragmentos de la colisión de varios satélites que existieron en algún momento. Tras la colisión se descompusieron en numerosas partículas que sobrevivieron como anillos estrechos y ópticamente densos en zonas estrictamente confinadas de máxima estabilidad.

Aún no se comprende bien el mecanismo por el que se confina a los anillos estrechos. Al principio se asumía que cada anillo estrecho era pastoreado por un par de satélites cercanos que le daban forma. Pero en 1986 la Voyager 2 descubrió sólo uno de esos pares de satélites, (Cordelia y Ofelia) sobre el anillo más brillante (ε).

Descubrimiento y exploración

La primera mención al sistema anular de Urano procede de notas de William Herschel que detallan sus observaciones del planeta en el siglo XVIII, que incluyen el siguiente pasaje: "22 de febrero de 1789: Se sospecha de la existencia de un anillo."[1] Herschel dibujó un pequeño diagrama del anillo y anotó que estaba "un poco virado al rojo". El telescopio Keck de Hawái ha confirmado que, efectivamente, este es el caso, al menos para el anillo ν.[2] Las notas de Herschel fueron publicadas en el Royal Society Journal en 1797. No obstante, durante los dos siglos transcurridos entre 1797 y 1977 los anillos fueron mencionados en raras ocasiones, si es que lo fueron en absoluto. Esto arroja una seria duda sobre si Herschel pudo haber visto cualquier cosa de este tipo, mientras que cientos de otros astrónomos no vieron nada. Sin embargo, algunos aún afirman que Herschel realmente efectuó descripciones rigurosas del tamaño relativo del anillo ν con respecto a Urano, sus cambios a medida que Urano describe su órbita alrededor del Sol, y su color.[3]

El descubrimiento definitivo de los anillos de Urano fue efectuado por los astrónomos James L. Elliot, Edward W. Dunham, y Douglas J. Mink el 10 de marzo de 1977 gracias al Kuiper Airborne Observatory, y fue de forma casual. Planeaban utilizar la ocultación de la estrella SAO 158687 por Urano para estudiar la atmósfera del planeta. No obstante, cuando analizaron sus observaciones, encontraron que la estrella desaparecía brevemente de la vista cinco veces antes y después de ser eclipsada por el planeta. De esta observación dedujeron la presencia de un sistema de anillos estrechos.[4] [5] Los cinco eventos de ocultación se nombraron con las letras griegas α, β, γ, δ y ε en sus publicaciones.[4] Desde entonces se les designa de esta forma. Posteriormente encontraron algunos más: Uno de ellos entre los anillos β y γ, y tres en el interior del anillo α.[6] Al primero se le dio el nombre de anillo η. Los últimos recibieron el nombre de 4, 5 y 6 —de acuerdo con la numeración de eventos de ocultación descritos en una publicación.[7] El sistema anular de Urano fue el segundo en ser descubierto en el sistema solar tras el de Saturno.[8]

Los anillos fueron investigados a fondo durante el sobrevuelo de Urano por la sonda espacial Voyager 2 en enero de 1986.[9] [10] Dos nuevos anillos brillantes, λ y 1986U2R, fueron descubiertos elevando el número total de los conocidos en ese momento a 11.[9] Se estudiaron los anillos analizando los resultados de ocultaciones ópticas, de radio y ultravioleta.[11] [12] [13] La Voyager 2 observó los anillos en diferentes geometrías con respecto al sol, produciendo imágenes con iluminación frontal, trasera y lateral.[9] El análisis de estas imágenes permitió la derivación de la función de fase y del albedo geométrico y ligado de las partículas anulares.[14] Se resolvieron dos anillos, el ε y el η, que revelaron una complicada y fina estructura.[9] El análisis de las imágenes de la Voyager también llevaron al descubrimiento de 10 satélites interiores de Urano, incluyendo los dos satélites pastores del anillo ε, Cordelia y Ofelia.[9]

El Telescopio Espacial Hubble detectó un par de anillos adicionales no observados con anterioridad entre 2003–2005, elevando su número a 13. El descubrimiento de estos anillos exteriores ha doblado la longitud conocida del radio de este sistema de anillos.[15] El Hubble también ha tomado por primera vez imágenes de dos pequeños satélites, uno de los cuales, Mab, comparte su órbita con el anillo más externo recientemente descubierto.

Anillos estrechos principales

Anillo ε

Aproximación al anillo ε de Urano.

El anillo ε es el más brillante y denso de todo el sistema, y es el responsable de aproximadamente dos tercios de la luz reflejada por los anillos.[9] [22] Aunque es el más excéntrico de los anillos de Urano, tiene una inclinación orbital despreciable.[10] La excentricidad del anillo produce una variación de su brillo en el curso de su órbita. El brillo integrado del anillo ε es mayor cerca de la apoápside y menor cuando está próximo a la periápside.[24] La razón del máximo al mínimo valor del brillo es de aproximadamente 2,5–3,0.[14] Estas variaciones están conectadas con variaciones en la anchura del anillo que es de 19,7 km en periápside y 96,4 km en apoápside.[24] A medida que el anillo se ensancha, la cantidad de sombra entre las partículas se hace menor y cada vez más de ellas se hacen visibles, lo que produce un aumento del brillo integrado.[21] Las variaciones en la anchura fueron medidas directamente a partir de imágenes del Voyager 2, puesto que el anillo ε fue uno de los dos únicos anillos resueltos ópticamente por las cámaras del Voyager.[9] Tal comportamiento indica que el anillo no es ópticamente estrecho. De hecho, las observaciones de ocultación dirigidas desde tierra y la sonda espacial mostraron que su profundidad óptica normal varía entre 0,5 y 2,5,[c][24] [11] siendo mayor cerca del periápside. La profundidad equivalente del anillo ε es de unos 47 km y es invariante durante toda la órbita.[d][24]

Aproximación de los anillos (de arriba a abajo) δ, γ, η, β y α de Urano. El anillo η muestra el componente ancho ópticamente estrecho.

El espesor geométrico del anillo ε no se conoce con precisión, aunque el anillo es con certeza muy estrecho —150 m para algunas estimaciones.[13] A pesar de esta estrechez, está compuesto por varias capas de partículas. El anillo ε es un lugar muy poblado, con un coeficiente de ocupación cerca de la apoápsise estimado por diferentes fuentes entre 0,008 a 0,06.[24] El tamaño medio de las partículas del anillo es de 0,2–20,0 m,[13] y la separación media es de 4,5 veces su radio.[24] El anillo prácticamente carece de polvo, posiblemente debido a la resistencia aerodinámica de la extensión de la corona atmosférica de Urano.[2] Debido a la delgadez extrema de su constitución, el anillo ε desaparece cuando se ve de canto. Esto sucedió en 2007 cuando se produjo un cambio de plano del anillo.[19]

La Voyager 2 observó una extraña señal procedente del anillo durante un experimento de ocultación de radio.[11] La señal pareció ser una fuerte intensificación de la luz reflejada en iluminación frontal en la longitud de onda de 3,6 cm cerca de la apoápside del anillo. Un incremento tan fuerte precisa de la existencia de una estructura coherente. Esta circunstancia ha sido confirmada por muchas observaciones de ocultación.[13] El anillo ε parece constar de algunos subanillos estrechos y ópticamente densos, algunos de los cuales tienen arcos incompletos.[13]

El anillo ε es conocido por tener, interior y exteriormente, dos satélites pastores, Cordelia y Ofelia, respectivamente.[25] El borde interior del anillo está en una resonancia orbital de 24:25 con Cordelia,

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