La visualización se construyó a partir de la simulación del doble anillo de Chariklo. El clip de película se puede descargar desde la URL. Crédito:Shugo Michikoshi, Eiichiro Kokubo, Hirotaka Nakayama, Proyecto 4D2U, NAOJ
Un equipo de investigadores en Japón modeló los dos anillos alrededor de Chariklo, el cuerpo más pequeño del Sistema Solar conocido por tener anillos (Figura 1). Esta es la primera vez que se ha simulado un sistema de anillos completo utilizando tamaños realistas para las partículas del anillo, al mismo tiempo que se tienen en cuenta las colisiones y las interacciones gravitacionales entre las partículas. La simulación del equipo reveló información sobre el tamaño y la densidad de las partículas en los anillos. Al considerar tanto la estructura detallada como la imagen global por primera vez, el equipo descubrió que el anillo interior de Chariklo debería ser inestable sin ayuda. Es posible que las partículas del anillo sean mucho más pequeñas de lo previsto o que un satélite pastor no descubierto alrededor de Chariklo esté estabilizando el anillo.
Para dilucidar la estructura detallada y la evolución de los anillos de Chariklo, Dr. Shugo Michikoshi (Universidad de Mujeres de Kioto / Universidad de Tsukuba) y Prof. Eiichiro Kokubo (Observatorio Astronómico Nacional de Japón, NAOJ) realizó simulaciones de los anillos utilizando la supercomputadora ATERUI en NAOJ. Calcularon los movimientos de 345 millones de partículas de anillo con el tamaño realista de unos pocos metros teniendo en cuenta las colisiones inelásticas y las atracciones gravitacionales mutuas entre las partículas. Gracias a las numerosas CPU de ATERUI y al pequeño tamaño del sistema de anillo de Chariklo, los investigadores realizaron con éxito la primera simulación global con partículas de tamaño realista.
Sus resultados muestran que la densidad de las partículas del anillo debe ser menos de la mitad de la densidad del propio Chariklo. Sus resultados también mostraron que un patrón de rayas, conocido como "despertares de autogravedad, "se forma en el anillo interior debido a las interacciones entre las partículas (Figura 2). Estas estelas de autogravedad aceleran la ruptura del anillo. El equipo recalculó la vida útil esperada de los anillos de Chariklo en función de sus resultados y descubrió que era solo 1 a 100 años, mucho más corto que las estimaciones anteriores. Es tan corto que sorprende que el anillo siga ahí.
Usando una densidad de partículas igual a la mitad de la densidad de Chariklo, la estructura general se puede mantener. En la vista de primer plano (derecha) complicada, las estructuras alargadas son visibles. Estas estructuras se denominan estelas de autogravedad. Los números a lo largo de los ejes indican distancias en km. Crédito:Shugo Michikoshi (Universidad de Mujeres de Kyoto / Universidad de Tsukuba)
El equipo de investigación sugirió dos posibilidades para explicar la existencia continuada del anillo. "Las partículas anulares pequeñas son una posibilidad. Si el tamaño de las partículas anulares es solo de unos pocos milímetros, los anillos se pueden mantener durante 10 millones de años. Otra posibilidad es la existencia de un satélite pastor no descubierto que ralentiza la disolución de los anillos ", explica el profesor Kokubo.
El Dr. Michikoshi agrega:"La interacción entre los anillos y un satélite también es un proceso importante en los anillos de Saturno. Para comprender mejor el efecto de un satélite en la estructura de los anillos, planeamos construir un nuevo modelo para la formación de los anillos de Chariklo ".
Sistemas de anillo, como los anillos icónicos alrededor de Saturno y Urano, están compuestas por partículas que van desde centímetros a metros de tamaño. Hasta ahora, la dificultad de calcular las trayectorias y las interacciones mutuas de todas estas partículas había confundido los intentos de estudiar los anillos mediante simulaciones por ordenador. Investigadores anteriores han simulado solo una parte de un sistema de anillos ignorando la estructura general, o utilizó partículas de gran tamaño poco realistas e ignoró las estructuras detalladas.
En 2014, se descubrieron dos anillos separados por un espacio alrededor de Chariklo, el centauro más grande conocido. Los centauros son pequeños cuerpos que vagan entre Júpiter y Neptuno. Aunque Chariklo tiene solo cientos de kilómetros de tamaño, sus anillos son tan opacos como los de Saturno y Urano. Por lo tanto, Chariklo ofreció una oportunidad ideal para modelar un sistema de anillos completo.
