Teoría sin colisiones explica por qué Urano está de lado

Los astrónomos siempre han supuesto que Urano debía haber sido puesto de lado por una colisión. Ahora una nueva idea sugiere que la notable inclinación del planeta podría tener otra explicación.

Uno de los grandes misterios del Sistema Solar es por qué Urano está inclinado sobre su lado. Seguramente, si el Sistema Solar se formó a partir de la misma nube rotante de gas y polvo, entonces todos los cuerpos de su interior deberían girar en el mismo sentido. Y aún así, el eje de rotación de Urano está a 97 grados con respecto al plano del Sistema Solar.

La explicación estándar es que Urano debe haber estado implicado en algún tipo de colisión interplanetaria con un proto-planeta del tamaño de la Tierra en los primeros días del Sistema Solar. Ésta es una idea tentadora pero tiene algunos inconvenientes. Por ejemplo, no explica por qué las órbitas de las lunas de Urano están igualmente inclinadas, ni sus anillos.

Hoy, Gwenael Boue y Jacques Laskar del Observatorio de París en Francia proponen otra idea. Dicen que Urano puede haber quedado inclinado durante el periodo poco después de su formación cuando los planetas migraban a las órbitas que vemos ahora. Señalan que la presencia de satélites alrededor de un planeta puede incrementar su ritmo de precesión, si tiene una alta inclinación inicial de más de 17 grados. Este incremento puede ser de hasta un factor de 1000 si la masa de la luna y el radio de su órbita tienen ciertos valores. Para Urano, ésta es para una luna de 0,01 veces la masa de Urano y a 50 veces el radio del planeta.

El problema, por supuesto, es que Urano no tiene tal luna. Si compañera más lejana es Oberón con una masa de sólo 10-5 masas de Urano y orbita a of 23 radios de Urano.

La idea de Boue y Laskar es que Urano tuvo una vez una luna del tamaño y órbita requeridas, la cual provocó la inclinación del planeta durante la migración, pero esta luna fue expulsada durante un encuentro cercano hacia el final de la migración.

Para estudiar si esta idea es factible, simularon el proceso de migración de un planeta gigante en los inicios del Sistema Solar unas 10 000 veces. Entonces descartaron todos los escenarios en los que los planetas colisionaban o no terminaban en el orden final correcto. Seleccionaron entonces sólo aquellas salidas en las que Urano tenía una inclinación de más de 17 grados y también rechazaron las simulaciones en las que Urano llegaba a estar a menos de 50 radios de Urano de otro planeta, dado que sería probable que expulsara a Oberón así como a la luna adicional teorizada. Eso dejó 17 simulaciones.

Boue y Laskar añadieron entonces la luna adicional para ver si tenía efecto sobre la inclinación de Urano y lo repitieron en los 17 escenarios otras 100 veces. En 37 casos, la nueva luna ayudó a Urano a colocarse de lado y terminó siendo expulsada tras un encuentro cercano con otro gigante gaseoso.

Este es un resultado interesante y no sólo por la inclinación: algunos de los modelos de formación planetaria predicen que Urano debe haber tenido otra luna (aunque algo menor de la que presentan Boue y Laskar). Por consiguiente, esta idea tiene la elegante propiedad de explicar dos misterios por el precio de uno, algo que en ciencia nunca es malo.

Fuente | Ciencia Kanija

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Nuevas imágenes ofrecen pistas sobre las estaciones de Urano

Con una órbita alrededor del Sol de 84 años, no se da a menudo una posibilidad de que los científicos planetarios observen un cambio de estación en Urano, un planeta que está unas 19 veces más alejado del Sol que la Tierra.

Las imágenes del infrarrojo cercano tomadas por el Telescopio Keck II muestran el planeta Urano en (izquierda), con los anillos en un ángulo de 8 grados, y el equinoccio en 2007 (par a la derecha), con el sistema de anillos del planeta de lado. En todas las imágenes, el polo sur está a la izquierda y el ecuador justo bajo los anillos. Urano, que tiene una órbita de 84 años alrededor del Sol, tiene estaciones que duran 21 años. Con la ayuda de nuevas tecnologías de fotografía y telescopios, los científicos tuvieron su mejor opción de observar el cambio de estaciones del lejano planeta y de observar los efectos estacionales sobre alguna de las características climáticas más misteriosas del Sistema Solar.

Pero en 2007, el planeta alcanzó el equinoccio, el punto en el que el Sol está directamente sobre el ecuador del planeta y en el cual la poca luz solar que recibe el planeta queda equitativamente distribuida a lo largo de los hemisferios norte y sur, dando a los científicos la mejor oportunidad de estudiar la dinámica estacional del anillado planeta.

En una conferencia en Ithaca, Nueva York hoy (13 de octubre) en la reunión de la División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Americana, un equipo liderado por el investigador de la Universidad de Wisconsin-Madison Lawrence Sromovsky compartió unas nuevas imágenes del telescopio Keck II del planeta conforme cambiaban sus estaciones.

“La última vez que esto sucedió, no había instrumentos que pudiesen resolver las características del planeta”, dice Sromovsky, quien lideró el estudio en colaboración con los científicos del Instituto de Ciencia Espacial, la Universidad de California en Berkeley, el Instituto SETI y el Observatorio Keck en la cima del Mauna Kea en Hawai. “Ahora podemos ver lo que está pasando”.

Las mejoras e las imágenes mediante telescopios, ópticas y una nueva generación de grandes telescopios terrestres como el Keck II, explica Sromovsky, dan a los investigadores una posibilidad de estudiar en detalle la atmósfera de planetas lejanos como Urano Uranus, y logran una intrigante visión de los cambios estacionales que dirigen las asombrosas y misteriosas características climáticas.

El séptimo planeta desde el Sol y el primero en ser descubierto con la ayuda de un telescopio, Urano se caracteriza por un sistema de anillos y una atmósfera azul-verdosa compuesta por hidrógeno, helio y metano. Tiene nítidas bandas de nubes y algunas de las características nubosas discretas más extrañas del Sistema Solar exterior.

El nuevo estudio, basado en un conjunto de observaciones de Keck II, intentó aprovechar el cambio de estación en Urano para comprender mejor cómo el Sol influye en el clima del planeta. Además de Sromovsky y Pat Fry y William Ahue de la UW-Madison, el estudio fue llevado a cabo por Heidi B. Hammel del Instituto de Ciencias Espaciales, Imke de Pater de la UC-Berkeley, Kathy Rages y Mark Showalter del Instituto SETI, y Marcos van Dam del Observatorio Keck.

Sromovsky y sus colegas estaban especialmente interesados en ver cómo el cambio de estaciones afectaba al clima de Urano. Este estudio es complejo, dice Sromovsky, debido a que el avance de las estaciones es muy lento en Urano y el planeta está muy alejado, pero es intrigante debido a que el ecuador del planeta están inclinado en un inusualmente gran ángulo de 98 grados respecto al plano de la órbita, como si lo hubiesen puesto de lado.

“Esta inclinación le da la mayor fuerza estacional de cualquier planeta en el Sistema Solar”, apunta Sromovsky. “En una base de media anual, el polo recibe más luz solar que el ecuador”.

La fuerza estacional es el cambio en la distribución del calentamiento solar causado por la inclinación de un planeta sobre su eje. En la Tierra, las estaciones cambiando en relación a la orientación de un hemisferio hacia el Sol, determinado por la inclinación de 23,5 grados del eje de rotación de la Tierra.

“Si la distribución latitudinal de la recepción de energía solar varía con la órbita del planeta, esto fuerza cambios en el clima”, de acuerdo con Sromovsky.

Pero para Urano, los cambios en el clima debidos a fuerzas estacionales parecen tener un retardo con respecto a la fuerza: “Aunque ambos hemisferios se calentasen simétricamente por la luz solar en el equinoccio, la propia atmósfera no es simétrica, lo que implica que respondía a luz solar pasada en lugar de la actual, un resultado de la fría atmósfera de Urano y un largo tiempo de respuesta”, explica Sromovsky.

Urano es frío debido a que recibe muy poca energía, apunta Sromovsky sobre un planeta cuyas temperaturas atmosféricas en la cima de las nubes puede alcanzar los gélidos menos 180ºC. El planeta carece de una fuente de calor interno medible, y a su enorme distancia, el Sol caliente 400 veces menos de lo que hace en la Tierra.

Las imágenes más recientes de Keck II muestran cambios en el brillo de las bandas de nubes en los hemisferios norte y sur del planeta así como cambios en dos características de nubes discretas de larga duración observadas anteriormente. Uno es un vórtice masivo que había estado oscilando en el hemisferio sur de Urano, tal vez durante décadas, entre los 32 y 36 grados de latitud sur. En 2004, la característica comenzó a derivar hacia el norte y pronto podría disiparse, de acuerdo con el nuevo informe.

“Durante dos décadas, parecía que se comportaba de una forma predecible”, dice Sromovsky. “Puede ser que un cambio en las estaciones haya disparado este nuevo estado dinámico”.

Las nuevas imágenes también dan al grupo de Sromovsky la oportunidad de medir los monstruosos vientos de Urano a lo largo de un rango más amplio de latitudes de lo que era posible anteriormente. Los vientos del planeta pueden lograr velocidades de hasta 900 kilómetros por hora.

Fuente | Ciencia kanija

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