"El Cosmos está constituido por todo lo que es, lo que ha sido o lo que será" Carl Sagan

21 octubre 2007

Prometeo tropieza con un anillo de Saturno.

La gravedad del satélite distorsiona uno de los anillos del planeta (video)

Pandora y Prometeo, satélites pastores, confinan las pequeñas partículas de materia en el anillo F de Saturno por su influencia gravitacional. No obstante, como muestra el vídeo, Prometeo arranca periódicamente filamentos de materia de ese anillo. La sonda Cassini, la que transportó el módulo Huygens, que se posó sobre la luna Titán prosigue su larga misión de observación de Saturno, sus anillos y sus satélites. Acaba de sorprender a Prometeo rozando el anillo F, provocando importantes perturbaciones.


Esta imagen muestra la influencia de la fuerza gravitacional de Prometeo sobre el anillo F. Éste es distorsionado y observamos la aparición de ondulaciones y de un desplazamiento de material arrancado del anillo.
© NASA
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La Nasa acaba de publicar un pequeño vídeo realizado a partir de 72 imágenes tomadas por la sonda Cassini del 23 al 24 de noviembre del 2006. Las imágenes están espaciadas 10,5 minutos y el vídeo mismo corresponde pues a aproximadamente 12,5 horas. El conjunto muestra una porción del plano de la órbita que contiene el anillo F y la trayectoria en el apoastro ( N. Del T.:

El punto de una órbita elíptica más alejado de su centro) de Prometeo, es decir cuando esta pequeña luna, de un tamaño de cerca de 103 km, está más alejada de Saturno. La vertical representa, de arriba hacia abajo, la distancia radial del anillo hacia Saturno. Pero las imágenes han sido adaptadas con el fin de proyectar el anillo sobre la horizontal. Así como este último tiene de hecho una forma elíptica y su distancia radial varía unos 1 000 km, el resultado es un movimiento vertical aparente de éste a lo largo de la película. Para hacerse una idea más precisa de la escala de estas imágenes, hay que saber que cada pixel representa 10 km y que, de arriba abajo, se observa una región que se extiende sobre una distancia variable entre 142 000 y 138 000 km. Sobre el eje de las longitudes, los semi-planos a cada lado de Prometeo representan 1°.




Prometeo efectúa su órbita en 14,7 horas. Se trata de una órbita kepleriana, lo que quiere decir que es elíptica y que su período es más corto que el del material polvoriento y helado que compone el anillo F. Así, contrariamente a lo que podría dejar creer el vídeo, Prometeo no se encuentra periódicamente en el apoastro en la vecindad de la misma región del anillo F. Se produce cada vez una diferencia de 3,2° en longitud hacia la derecha de la imagen que representa el sentido del movimiento pero que deja temporalmente su rastro en forma de una discontinuidad sombría que se parece a una muesca en el anillo F. Vemos en efecto cada vez que una porción de material es arrancado de éste. El polvo atraído así acaba por reintegrarse al anillo, o se va acumulando probablemente también en parte sobre Prometeo, pero cerca de una decena de tales muescas se puede ver simultáneamente en el anillo F. Haciendo clic en la primera imagen del artículo, podemos ver por otra parte, arriba a la izquierda dos de estas discontinuidades provisionales en el anillo F. Una última observación: El vídeo parece interrumpido bruscamente en su mitad. Se trata del momento en que Prometeo pasa por la sombra de Saturno. Observe también las modificaciones en el reparto de las sombras sobre Prometeo, a medida que recorre su órbita.


Prometeo y el anillo F vistos desde otro ángulo. Al fondo, el otro satélite pastor del anillo F Pandora
© NASA

Para saber más

Los satélites pastores son lunas pequeñas de los planetas gigantes cuya influencia gravitatoria confina el material en algunos anillos planetarios limitando regiones muy estrechas. El material del anillo que orbita cerca del satélite pastor es normalmente enviado de nuevo sobre el anillo, otra parte del material del anillo es expulsado hacia el exterior o termina cayendo sobre el satélite pastor. Pandora y Prometeo son dos satélites irregulares de Saturno que confinan gravitacionalmente el anillo F. La influencia gravitatoria de ambos confinan el anillo F en una fina franja de material. Pandora es el satélite exterior y Prometeo, algo más grande, el satélite interior. La mayoría de los huecos en los anillos de Saturno están causados por la presencia de satélites pastores. Mimas, por ejemplo, es responsable de la existencia del mayor de ellos, la división de Cassini. También Atlas es un satélite pastor del anillo A de Saturno. ¿Cómo los satélites pastores producen la conducción gravitatoria o encarrilamiento de las partículas?

Veamos como el satélite pastor limpia la zona por la que él circula. El satélite pastor acelera a la partícula exterior que sube a una órbita superior y frena a la interior que baja a una órbita más baja. Se abre así un camino cuya anchura depende de la masa del satélite pastor. Supongamos dos partículas representativas en órbita alrededor de un planeta una interior a un satélite pastor y otra exterior a dicho satélite. Según las leyes físicas, la partícula interior se mueve más rápidamente que el pequeño satélite, que, a su vez, lo hace más deprisa que la partícula exterior.

Así, al pequeño satélite está adelantando a la partícula interior, al tiempo que él rebasa a la partícula exterior. Cada partícula es atraída hacia el satélite pastor por la acción gravitatoria de éste; de ahí que la partícula interior es frenada por el satélite pastor mientras la exterior es acelerada por el satélite pastor. El tirón gravitatorio neto que el satélite ejerce sobre la partícula exterior tiene la dirección del movimiento orbital de esta partícula, que pasa, así, a una órbita más alta.


El satélite pastor acelera a la partícula exterior que sube a una órbita superior y frena a la interior que baja a una órbita más baja. Se abre así un camino cuya anchura depende de la masa del satélite pastor
© Wikimedia
(pulsar sobre la imagen para ampliarla)


A la inversa, el tirón que el pequeño satélite ejerce sobre la partícula interior se opone a la dirección del movimiento orbital, y esta partícula cae a una órbita más baja. En definitiva, el pequeño satélite limpia una banda a uno y otro lado de su trayectoria. Cuanto mayor sea la masa del satélite, más ancha será la banda. La misma explicación sirve para que un satélite pastor exterior a un anillo lo mantenga confinado. La partícula en este caso interior será frenada y caerá a una órbita más baja. El satélite pastor impide que las partículas del anillo se acerquen a él. La misma explicación sirve para justificar que un par de satélites pastores confinan un anillo.

El satélite pastor interior acelera las partículas del anillo y las hace subir a una órbita superior mientras el satélite pastor exterior frena las partículas del anillo y les hace bajar a un a órbita inferior.

Crédito de las imágenes: NASA. Youtube. Wikipedia.

Astroseti

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