Urano es simplemente raro, y una de las cosas más raras de él es su inclinación.
Urano está inclinado de lado y los científicos no están seguros de por qué. (Crédito de la imagen: Rayos X: NASA / CXO / University College London / W. Dunn et al; Óptica: Observatorio W.M. Keck)
Urano tiene la mayor inclinación del sistema solar, a 98 grados, lo que significa que gira casi perfectamente perpendicular a la dirección de su órbita. Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que una serie de impactos gigantes al principio de la formación del planeta hicieron el trabajo de voltear a Urano de lado, pero una nueva investigación sugiere una causa mucho menos violenta: un satélite de Urano que se alejó.
Todos los planetas del sistema solar tienen inclinaciones orbitales de menos de 30 grados, excepto Urano. Todo el sistema de Urano está volteado de lado, afectando no solo la rotación del planeta, sino también sus anillos y lunas, que orbitan alrededor del planeta perpendicularmente al movimiento del planeta alrededor del sol.
La extraña inclinación de Urano es especialmente extraña teniendo en cuenta que el gigante de hielo vecino, Neptuno, tiene una inclinación normal a pesar de que los dos probablemente compartan historias de formación similares. Entonces, ¿qué le salió mal a Urano?
Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que al menos un impacto gigante ocurrió cuando Urano se estaba formando. Es bastante fácil de imaginar: la colisión correcta en el momento adecuado entregaría suficiente energía para empujar a Urano mientras todavía estaba en su etapa protoplanetaria, y el planeta nunca se recuperó antes de formar su sistema de planetas y lunas.
Y los científicos tienen alguna evidencia para apoyar esta imagen. El sistema solar fue un lugar bastante violento en su juventud, por lo que hay muchas rocas grandes alrededor para causar estragos. Y Neptuno muestra ligeras diferencias, como una temperatura diferente y un conjunto de lunas con diferentes características (como que Neptuno es mucho más grande), lo que indica que los dos planetas experimentaron condiciones distintas en algún momento de su formación.
El planeta más desafortunado
Pero la hipótesis del impacto también tiene debilidades.
No había una sola roca grande zumbando alrededor del sistema solar primitivo en busca de un objetivo desafortunado, había muchos. Todos los planetas, especialmente los externos, probablemente sufrieron muchas colisiones durante su formación. Incluso los planetas interiores no se salvaron; La Tierra fue golpeada por un protoplaneta del tamaño de Marte desde el principio, formando la luna.
Entonces, si Urano fue golpeado lo suficientemente fuerte como para volcarlo, ¿por qué no lo hicieron los otros planetas? Júpiter y Saturno eventualmente desarrollaron gruesas nubes de gas, que podrían, con el tiempo, haberlas puesto en posición vertical nuevamente. Pero Neptuno tenía una historia similar a la de Urano, y a pesar de sus pequeñas diferencias, los dos gigantes de hielo son extremadamente parecidos: tienen atmósferas similares, ambos tienen campos magnéticos enredados y tienen tamaños, masas y tasas de giro similares.
Nos quedamos con un dilema. Tal vez el pobre Urano fue extremadamente desafortunado, y hay simulaciones que apoyan la idea del impacto correcto que inclina el mundo. Pero la “pura suerte” no satisface realmente al astrónomo típico; deberíamos agotar todas las demás opciones antes de recurrir a ella.
Así que tal vez la respuesta no tenga nada que ver con los impactos. Tal vez tenga que ver con las lunas, como propone un equipo de científicos en un nuevo artículo aceptado para su publicación en la revista Astronomy and Astrophysics y publicado en el sitio de preimpresión el arXiv.org.
Una imagen de Urano tomada por la Voyager 2 el 14 de enero de 1986. (Crédito de la imagen: NASA/JPL)
Planetas “perdidos”
El sistema solar primitivo no se parecía mucho al sistema solar de la actualidad. Los planetas gigantes en particular probablemente se formaron mucho más juntos y mucho más cerca del sol. Con el tiempo, las interacciones entre ellos y con planetesimales errantes hacia afuera, con Urano y Neptuno migrando más lejos. (De hecho, algunos modelos del sistema solar incluso predicen la existencia de un quinto planeta masivo que fue expulsado durante toda esta migración).
Cada uno de los planetas gigantes se formó con una colección de lunas, pero esas lunas se reorganizaron a medida que los planetas migraron. Con toda la complicada dinámica gravitacional en curso, algunos planetas perdieron lunas, mientras que otros ganaron otras nuevas.
Así que Urano, podría haber nacido con o capturado rápidamente una luna masiva. Y si la luna fuera lo suficientemente grande, podría haber comenzado a jugar juegos con el giro del planeta.
Urano probablemente comenzó con una inclinación aleatoria pero pequeña. Con el tiempo, esa inclinación precesará, como la llaman los astrónomos, con la dirección de la rotación del planeta tambaleándose como una gigantesca cima. (La Tierra hace lo mismo).) Por lo general, a una luna no le importa la precesión de inclinación de su planeta. Pero es posible que una luna se bloquee en un patrón de resonancia, en el que el tiempo necesario para precesar coincide con un número completo de órbitas de la luna.
Esta resonancia permite que la fuerza gravitacional de la luna tire suavemente del planeta, reforzando la precesión. Es como una cuerda invisible unida a la parte superior del planeta: en el transcurso de millones de años, esa inclinación empeora cada vez más. A medida que esto avanza, la órbita de la luna se acercaría constantemente al planeta.
Los investigadores encontraron que si Urano alguna vez tuviera una luna lo suficientemente grande, sería, dentro de unos pocos cientos de millones de años, capaz de tirar de la inclinación del planeta a más de 80 grados. Para terminar el trabajo, el satélite se estrellaría contra Urano, bloqueando la inclinación del planeta en su valor actual.
Referencia: Astronomy and Astrophysics y publicado en el sitio de preimpresión el arXiv.org.