La razón del eje excéntrico de Urano

Fuente Science Alert

Urano marcha al ritmo de su pequeño y extraño tambor.

Aunque comparte muchas similitudes con el otro gigante de hielo de nuestro Sistema Solar, Neptuno, tiene un montón de peculiaridades propias.

Y uno de estos es imposible pasar por alto: su eje de rotación está tan sesgado que bien podría estar acostado. Esa es una enorme inclinación de 98 grados desde el plano orbital.

Y, para colmo, gira en el sentido de las agujas del reloj, en la dirección opuesta a la mayoría de los otros planetas del Sistema Solar.

Un nuevo estudio ha encontrado una explicación plausible para este comportamiento extraño: una luna que migra lejos del planeta, lo que hace que Urano se coloque de costado. Y ni siquiera tendría que ser una luna grande. Algo con la mitad de la masa de nuestra propia Luna podría haberlo hecho, aunque una luna más grande sería el contendiente más probable.

El razonamiento se ha expuesto en un artículo dirigido por la astrónoma Melaine Saillenfest del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia. Este artículo, que aún no ha sido revisado por pares, ha sido aceptado en la revista Astronomy & Astrophysics y está disponible en el recurso de preimpresión arXiv.

Los científicos han ideado modelos para explicar este extraño comportamiento, como un objeto masivo que chocó con Urano y literalmente lo golpeó de lado, pero la explicación más favorecida es un montón de objetos más pequeños.

Sin embargo, esta hipótesis plantea problemas que son aún más difíciles de explicar: a saber, esas molestas similitudes con Neptuno.

Los dos planetas tienen masas, radios, tasas de rotación, dinámicas y composiciones atmosféricas extremadamente similares, y campos magnéticos extravagantes. Estas similitudes sugieren que los dos planetas podrían haber nacido juntos, y se vuelven mucho más difíciles de reconciliar cuando agregas impactos de punta de planeta a la mezcla.

Esto ha llevado a los científicos a buscar otras explicaciones, como un bamboleo que podría haber sido introducido por un sistema de anillos gigantes o una luna gigante al principio de la historia del Sistema Solar (aunque con un mecanismo diferente).

Pero entonces, hace unos años, Saillenfest y sus colegas encontraron algo interesante sobre Júpiter. Gracias a sus lunas, la inclinación del gigante gaseoso podría aumentar desde su ligero 3 por ciento actual a alrededor del 37 por ciento en unos pocos miles de millones de años, gracias a la migración hacia el exterior de sus lunas.

Luego observaron a Saturno y descubrieron que su inclinación actual de 26,7 grados podría ser el resultado de la rápida migración hacia el exterior de su luna más grande, Titán. Descubrieron que esto podría haber sucedido casi sin tener ningún efecto en la velocidad de rotación del planeta.

Obviamente, eso planteó preguntas sobre el planeta más inclinado del Sistema Solar. Entonces, el equipo realizó simulaciones de un hipotético sistema de Urano para determinar si un mecanismo similar podría explicar sus peculiaridades.

No es inusual que las lunas migren. Nuestra propia Luna se está alejando actualmente de la Tierra a un ritmo de unos 4 centímetros (1,6 pulgadas) por año. Los cuerpos que orbitan alrededor de un centro de gravedad mutuo ejercen una fuerza de marea entre sí que hace que sus rotaciones se ralenticen gradualmente. A su vez, esto afloja el control de la gravedad y la distancia entre los dos cuerpos se amplía.

Volviendo a Urano, el equipo realizó simulaciones con una variedad de parámetros, incluida la masa de la luna hipotética. Y descubrieron que una luna con una masa mínima de alrededor de la mitad de la Luna de la Tierra podría inclinar a Urano hacia 90 grados si migrara más de 10 veces el radio de Urano a una velocidad superior a 6 centímetros por año.

Sin embargo, una luna más grande con un tamaño comparable a Ganímedes tenía más probabilidades, en las simulaciones, de producir la inclinación y el giro que vemos hoy en Urano. Sin embargo, la masa mínima, aproximadamente la mitad de la Luna de la Tierra, es aproximadamente cuatro veces la masa combinada de las lunas de Urano conocidas actualmente.

El trabajo también da cuenta de esto. Con una inclinación de unos 80 grados, la luna se desestabilizó, desencadenando una fase caótica para el eje de giro que terminó cuando la luna finalmente chocó con el planeta, «fosilizando» efectivamente la inclinación y el giro axial de Urano.

«Esta nueva imagen de la inclinación de Urano nos parece bastante prometedora«, escriben los investigadores.

«Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que un solo mecanismo es capaz tanto de inclinar a Urano como de fosilizar su eje de giro en su estado final sin invocar un impacto gigante u otros fenómenos externos. La mayor parte de nuestras carreras exitosas alcanzan su punto máximo en la ubicación de Urano, que aparece como un resultado natural de la dinámica«, continúa.

«Esta imagen también parece atractiva como fenómeno genérico: Júpiter hoy está a punto de comenzar la fase de inclinación, Saturno puede estar a mitad de camino y Urano habría completado la etapa final, con la destrucción de su satélite«.

No está claro si Urano podría haber albergado una luna lo suficientemente grande y con una tasa de migración lo suficientemente alta como para producir este escenario y, según los investigadores, será un desafío mostrarlo con observaciones.

Sin embargo, una mejor comprensión de la tasa actual de migración de las lunas de Urano contribuiría significativamente a resolver estas preguntas. Si están migrando a un ritmo elevado, esto podría significar que se formaron a partir de los restos de la antigua luna tras su destrucción hace muchos eones.

Trae esa sonda de Urano.

La investigación ha sido aceptada en Astronomía y Astrofísica y está disponible en arXiv.

Referencia

• Melaine Saillenfest et al. «Tilting Uranus via the migration of an ancient satellite». ArXiv (2022). https://arxiv.org/abs/2209.10590