Científicos brasileños develan el funcionamiento del anillo de un planeta enano

Los investigadores plantean una explicación referente a la dinámica del aro alrededor de Haumea, más allá de la órbita de Plutón, en un artículo publicado en la revista de la Royal Astronomical Society

Por Peter Moon  |  Agência FAPESP – Haumea es un planeta enano cuya primera observación se concretó en el año 2004. Su órbita se ubica más allá de la de Plutón, en una región del Sistema Solar denominada Cinturón de Kuiper. A causa del descubrimiento de este pequeño cuerpo celeste y de otros de similar tamaño, Plutón quedó oficialmente afuera de la categoría de los planetas en 2006. 

El reconocimiento oficial de Haumea como planeta enano se materializó en el año 2008. Con su formato alargado similar al de una pelota de fútbol americano, posee dos lunas y un anillo. Y precisamente por contar con este anillo, Haumea integra un grupo de objetos existentes en el Sistema Solar del cual forman parte los planetas Saturno, Urano, Neptuno y Júpiter y los asteroides Chariklo y Chiron, que describen sus órbitas entre Júpiter y Neptuno.

Nunca se ha observado directamente el anillo de Haumea. Pero un grupo internacional de astrónomos infirió su existencia en el año 2017 con base en el análisis del brillo de una estrella que pasó por detrás del planeta enano.

“Su descubrimiento se concretó por ocultación. El brillo de la estrella se observó desde acá, desde la Tierra, y disminuyó cuando Haumea pasó delante de la estrella, lo cual hizo posible obtener información sobre su formato”, dijo Othon Cabo Winter, profesor titular en la Facultad de Ingeniería de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) en su campus de la localidad de Guaratinguetá, en Brasil.

“Pero el brillo de la estrella también disminuyó cuando el anillo pasó por delante de ella, lo cual hizo posible que los científicos recabasen información sobre el anillo”, dijo.

Los investigadores que descubrieron el referido anillo en 2017 llegaron a sugerir que el mismo ocuparía una órbita alrededor de Haumea muy cercana a la llamada zona de resonancia de 1 a 3 (1:3): por cada tres giros completos que el planeta enano ejecuta alrededor de su propio eje, las partículas que forman el anillo completan una órbita alrededor del mismo.

Y en el marco de un nuevo estudio llevado a cabo por Cabo Winter, Taís Ribeiro y Gabriel Borderes Motta, del Grupo de Dinámica Orbital y Planetología de la Unesp, se ha demostrado ahora que sería necesaria una cierta excentricidad para que la referida resonancia actuase sobre las partículas del anillo. 

Según Cabo Winter, el hecho de que el anillo sea estrecho y prácticamente circular inviabiliza la actuación de esta resonancia. En cambio, lo que el grupo detectó fue un tipo peculiar de órbitas periódicas (órbitas que se repiten idénticamente) que son estables y casi circulares en la misma zona donde se ubica el anillo de Haumea. 

“Nuestro estudio no es observacional. No observamos los anillos directamente. Nadie lo ha hecho nunca”, dijo Cabo Winter. La razón de esto reside en que los anillos son sumamente tenues y se encuentran demasiado lejos como para que se los pueda observar desde los observatorios astronómicos apostados acá en la Tierra. La distancia promedio de Haumea con relación al Sol es 43 veces mayor que la distancia de la Tierra al Sol. 

“Nuestro estudio es enteramente computacional. Con base en simulaciones realizadas con los datos que poseemos de Haumea y del anillo, sujetos a la Ley de Gravitación de Isaac Newton que describe los movimientos de los planetas, arribamos a la conclusión de que el anillo no se encuentra en aquella región del espacio debido a la resonancia 1:3 sino a causa de la existencia de una familia de órbitas periódicas estables”, dijo Cabo Winter.

En un artículo publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, los investigadores de la Unesp exploraron la dinámica de partículas individuales en la región donde se ubica el anillo. 

Ese trabajo forma parte del Proyecto Temático intitulado “La relevancia de los pequeños cuerpos en la dinámica orbital”, financiado por la FAPESP, y contó con también con el apoyo del gobierno federal brasileño, a través de la Coordinación de Perfeccionamiento del Personal de Nivel Superior (Capes) y del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq).

“El objetivo principal de este trabajo consistió en identificar la estructura de la región del anillo de Haumea en lo concerniente a la ubicación y al tamaño de las zonas estables y también la razón de su existencia. Fue de particular interés intentar entender la estructura dinámica asociada a la resonancia 1:3”, dijo Cabo Winter.

Zonas estables

Los científicos utilizaron el método de Superficie de Sección de Poincaré para explorar la dinámica de la región donde se sitúa el anillo. Mediante la simulación de la evolución de las trayectorias de las partículas en esa zona, se generaron gráficos (secciones) en computadora que muestran visualmente las áreas de estabilidad representadas por islas (curvas cerradas), en tanto que las zonas inestables aparecen como una distribución irregular de puntos.

Esas islas de estabilidad se le adjudicaron al hecho de que la resonancia 1:3 posee trayectorias sumamente excéntricas, más de lo que sería compatible con el anillo (estrecho y circular).

“Por otra parte, detectamos islas de estabilidad en la misma región, pero con trayectorias de baja excentricidad, compatibles con el anillo. Esas islas quedaron registradas como causadas por una familia de órbitas periódicas”, dijo Cabo Winter.

Haumea tiene un diámetro de 1.456 kilómetros, menos de la mitad que el de Marte, y posee un formato ovalado, dos veces más largo que su ancho. Tarda 284 años para dar una vuelta alrededor del Sol. Este planeta enano está tan lejos y la radiación solar que llega a él está tan enrarecida que la temperatura en su superficie es de -223 °C.

Debido a que se lo detectó a través de las lentes de los observatorios gigantes instalados en la cumbre del volcán apagado Mauna Kea, en Hawái, sus descubridores lo bautizaron con el nombre de la diosa de la fertilidad de la mitología hawaiana. El planeta enano posee dos lunas: Namaka y Hi’iaka, las hijas de la diosa Haumea. Se cree que esas lunas se formaron como resultado de una colisión entre Haumea y algún otro cuerpo.

Haumea completa una rotación cada 4 horas, lo cual lo convierte en uno de los grandes objetos con rotación más rápida en el Sistema Solar. Este aspecto puede estar relacionado con un pasado violento. 

Se estima que, en el origen del Sistema Solar, Haumea habría sido muy parecido a Plutón, compuesto en igual medida por rocas y agua. Hace miles de millones de años, un gran objeto podría haberse chocado contra Haumea, expulsando la mayor parte del hielo existente en su superficie y haciéndolo girar sumamente rápido en comparación con otros planetas enanos.

El artículo intitulado On the location of the ring around the dwarf planet Haumea (doi:10.1093/mnras/stz246), de O. C. Winter, G. Borderes-Motta y T. Ribeiro, está publicado en el siguiente enlace: academic.oup.com/mnras/article-abstract/484/3/3765/5308858.