Los dos anillos estrechos que rodean Chariklo, un pequeño cuerpo helado que orbita alrededor del Sol entre Saturno y Urano, parecen haber cambiado en tan solo unos años: el anillo interior bloquea más luz estelar y el anillo exterior bloquea menos. El hallazgo, publicado en la revista Science Advances, es la primera evidencia de que el sistema de anillos de un cuerpo pequeño del sistema solar puede cambiar en un período tan corto, según el equipo de investigación.
El resultado proviene de una observación única y cuidadosamente sincronizada realizada por el Telescopio Espacial James Webb. Investigadores dirigidos por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) en España compararon esa medición con observaciones de ocultación estelar recopiladas durante la década anterior.
El equipo aún no puede decir qué causó el cambio. Puede reflejar una evolución física real en los anillos, diferencias en las longitudes de onda de la luz utilizadas en diferentes observaciones, o ambas cosas. Cada posibilidad apunta a una historia diferente sobre cómo los mundos pequeños se aferran a los anillos.
Un sistema de anillos que trastocó las expectativas
Durante mucho tiempo los anillos estuvieron asociados únicamente con los planetas gigantes. Eso cambió en 2013, cuando los astrónomos encontraron dos densos anillos alrededor de Chariklo, un objeto de sólo unos 250 kilómetros (155 millas) de diámetro que viaja casi 17 veces más lejos del Sol que la Tierra, según el anuncio del nuevo estudio del CSIC.
Chariklo pertenece a un grupo llamado Centauros, cuerpos helados cuyas órbitas se encuentran entre las de los planetas exteriores. Sus anillos son tan estrechos y distantes que ningún telescopio, incluido el Webb, puede resolverlos en una imagen.
En cambio, los astrónomos confían en las ocultaciones estelares. Cuando los anillos pasan frente a una estrella distante, bloquean brevemente parte de su luz. Medir esas caídas revela cuánto material contienen los anillos y cómo está dispuesto.
La mirada cercana de Webb mientras los anillos cruzaban una estrella
La observación clave tuvo lugar el 18 de octubre de 2022, cuando Webb observó cómo los anillos de Chariklo pasaban frente a una estrella de fondo. Fue la primera ocultación estelar específicamente predicha y planificada para Webb y luego observada con éxito, una hazaña descrita en un informe anterior sobre la observación.
En ese momento, Chariklo se movía en relación con Webb a sólo 2,5 kilómetros por segundo (aproximadamente 1,6 millas por segundo). Ese movimiento relativo inusualmente lento proporcionó a los investigadores detalles excepcionalmente finos sobre la estructura de los anillos.
Yücel Kilic, investigador postdoctoral en el IAA-CSIC y coautor, dijo que la observación requirió conocer la órbita de Chariklo, la posición de la estrella de la misión Gaia de la ESA y la trayectoria del propio Webb alrededor del punto L2 “con extraordinaria precisión”.
La comparación de los datos de Webb con ocultaciones anteriores produjo la sorpresa. “Descubrimos cambios opuestos en los dos anillos”, afirma Pablo Santos-Sanz, investigador del IAA-CSIC que dirigió el estudio. El anillo interior mostró una opacidad significativamente mayor, mientras que el anillo exterior mostró una opacidad menor.
Según un informe del Observatorio de París, en cuyos investigadores participaron, la opacidad del anillo interior aumentó aproximadamente un 50 por ciento y la del anillo exterior cayó aproximadamente un 60 por ciento en comparación con las mediciones de 2017. El modelo del equipo sugirió que era poco probable que Webb simplemente hubiera tomado muestras de una parte inusualmente densa de un anillo y una parte inusualmente escasa del otro.
Explicaciones contrapuestas y sin veredicto
Los investigadores han descrito varias posibilidades sin decidirse por ninguna. En una versión preimpresa del estudio, sugieren que el aumento de la opacidad del anillo interior podría indicar una reposición activa con nuevo material, mientras que la señal más débil del anillo exterior podría reflejar una pérdida de material, lo que significaría que el anillo puede ser transitorio.
También hay una cuestión de medición. Webb observó en luz infrarroja cercana, mientras que muchas ocultaciones anteriores se registraron en longitudes de onda visibles. Si las partículas de los anillos bloquean la luz de manera diferente en diferentes longitudes de onda, parte del cambio aparente podría reflejar cómo se observaron los anillos en lugar de lo que les sucedió. Los autores sostienen que es poco probable que los efectos de la longitud de onda por sí solos expliquen el aumento del anillo interior, pero dejan abierta esa posibilidad para el polvoriento anillo exterior.
Es por eso que esto se describe mejor como una anomalía bien fundamentada, no como un caso resuelto. El estudio está revisado por pares y los datos de Webb se encuentran entre los más detallados jamás obtenidos sobre los anillos de Chariklo. Aun así, la comparación se basa en una ocultación de Webb comparada con observaciones anteriores realizadas con diferentes instrumentos.
“Nuestros resultados nos obligan a repensar cómo se forman, cómo evolucionan”, dijo Santos-Sanz sobre los sistemas de anillos de cuerpos pequeños.
Hay mucho en juego para los anillos alrededor de mundos pequeños
En general, los científicos consideraban que los anillos alrededor de cuerpos pequeños eran estructuras relativamente estables. Chariklo ahora sugiere que pueden cambiar en plazos cortos a través de procesos que nadie ha identificado completamente. Si eso se mantiene, cambiaría la forma en que los investigadores creen que se forman y persisten los anillos alrededor de objetos pequeños y helados en el sistema solar exterior.
En el trabajo colaboraron investigadores de España, Brasil, Francia, Hungría y Estados Unidos. Webb es un observatorio internacional dirigido por la NASA, por lo que el resultado también muestra un nuevo uso para una importante inversión científica liderada por Estados Unidos: mediciones precisas de ocultación de objetos débiles y distantes.
La próxima prueba requerirá más ocultaciones, idealmente registradas en varias longitudes de onda a la vez, para que los científicos puedan separar el cambio real de los efectos de las longitudes de onda. Los lectores también deben tener cuidado con los titulares que sugieren que los anillos están desapareciendo. Los datos muestran un cambio en la cantidad de luz que bloquea cada anillo, no que ninguno de los anillos haya desaparecido.
Lo que los lectores quieren saber
¿Qué es Cariclo?
Chariklo es un pequeño cuerpo helado de unos 250 kilómetros (155 millas) de diámetro que orbita alrededor del Sol entre Saturno y Urano. Pertenece a un grupo conocido como Centauros y fue el primer cuerpo pequeño que se encontró con anillos.
¿Qué cambió en los anillos de Chariklo?
En comparación con observaciones anteriores, los datos de Webb muestran que el anillo interior bloquea más luz estelar y el anillo exterior bloquea menos. El Observatorio de París dice que la opacidad del anillo interior aumentó alrededor de un 50 por ciento y la del anillo exterior cayó alrededor de un 60 por ciento en comparación con 2017.
¿Están desapareciendo los anillos de Chariklo?
No. Los datos muestran cambios en la cantidad de luz que bloquea cada anillo. No muestran que ninguno de los anillos haya desaparecido.
¿Cómo observaron los científicos anillos que no pueden fotografiar?
Utilizaron una ocultación estelar, midiendo pequeñas caídas en la luz de una estrella cuando los anillos de Chariklo pasaron frente a ella durante la observación de Webb.
¿Por qué los científicos no están seguros de qué causó el cambio?
El cambio podría reflejar una ganancia o pérdida real de material del anillo, o podría reflejar en parte las diferentes longitudes de onda utilizadas por Webb y por observaciones terrestres anteriores.
¿Qué pasa después?
Los investigadores dicen que se necesitan más ocultaciones estelares, idealmente observadas en varias longitudes de onda al mismo tiempo, para confirmar si los anillos están realmente evolucionando.
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