Lunas planetarias y sistemas de anillos

Los diversos satélites naturales y los discos planos de escombros en órbita que rodean a los planetas gigantes y, débilmente, a otros.

Definition

Las lunas planetarias son satélites naturales que orbitan planetas y otros cuerpos, y los sistemas de anillos son discos aplanados de innumerables partículas pequeñas en órbita, gobernados en gran medida por interacciones gravitacionales con las lunas.

Scope

Este tema abarca los satélites naturales y los anillos planetarios en conjunto, ya que forman un sistema dinámico acoplado. Trata el origen de los satélites regulares en discos circumplanetarios y la captura de lunas irregulares, la diversidad de satélites desde pequeños pastores hasta mundos del tamaño de planetas, y la estructura, composición y dinámica de los sistemas de anillos, incluyendo huecos, ondas y el papel de las lunas pastoras y las resonancias. Los anillos de Saturno sirven como arquetipo, estudiados en profundidad por la misión Cassini.

Core questions

• ¿Cómo se forman y se capturan los satélites regulares e irregulares?
• ¿Qué procesos crean y mantienen la estructura de los anillos, incluyendo los huecos y las ondas de densidad?
• ¿Cómo pastorean, confinan y despejan las lunas el material dentro de los anillos?
• ¿Qué edad tienen los anillos planetarios y son estables o transitorios?

Key theories

Formación de satélites en discos circumplanetarios

Las grandes lunas regulares se formaron a partir de un disco de gas y sólidos alrededor del planeta gigante en crecimiento, lo que explica sus órbitas progradas, casi ecuatoriales y aproximadamente circulares.

Límite de Roche y origen de los anillos

Dentro del límite de Roche de un planeta, las fuerzas de marea impiden que el material se acumule en una luna, por lo que los escombros de cuerpos desintegrados o el material no acumulado persisten como anillos.

Escultura de anillos por resonancia y lunas pastoras

Las resonancias gravitacionales y las lunas pastoras cercanas confinan los bordes de los anillos, despejan los huecos y excitan las ondas de densidad espirales y de flexión que revelan la masa y la dinámica de los anillos.

Mechanisms

Las lunas y los anillos interactúan gravitacionalmente: las resonancias bombean ondas hacia los anillos y abren huecos, mientras que las pequeñas lunas incrustadas despejan carriles y pastorean los bordes de los anillos. Los anillos se extienden bajo colisiones y viscosidad y son confinados por las lunas; el material cerca de un planeta dentro del límite de Roche no puede coalescer, manteniendo los anillos.

Clinical relevance

Los sistemas de anillos son análogos accesibles de los discos de acreción y los procesos protoplanetarios, y las lunas de los planetas gigantes incluyen los mundos helados que son objetivos principales en la búsqueda de entornos habitables.

History

El descubrimiento de Galileo de las cuatro grandes lunas de Júpiter en 1610 y el estudio de Huygens y Cassini de los anillos de Saturno iniciaron el campo. Los sobrevuelos del Voyager revelaron una intrincada estructura de anillos y una gran variedad de lunas, y los trece años de la misión Cassini en Saturno transformaron la comprensión de la dinámica de los anillos, los satélites incrustados y el sistema de satélites.

Debates

Edad de los anillos de Saturno

Se debate si los anillos de Saturno son antiguos, datando del Sistema Solar temprano, o se formaron recientemente a partir de una luna o cometa desintegrado, basándose en su alta pureza y masa inferida.

Key figures

• Carolyn Porco
• Carl Murray
• Matthew Tiscareno
• Jack Lissauer

Seminal works

• murraydermott1999
• tiscareno2013

Frequently asked questions

¿De qué están hechos los anillos planetarios?

Principalmente de innumerables partículas de hielo y roca que van desde granos de polvo hasta el tamaño de rocas, todas orbitando el planeta en un disco delgado; los anillos de Saturno son especialmente ricos en hielo de agua.

¿Por qué no se forman lunas dentro de los anillos?

Cerca de un planeta, dentro del límite de Roche, las fuerzas de marea son lo suficientemente fuertes como para separar cualquier agregado, por lo que las partículas de los anillos no pueden agruparse en una luna allí.