El baile de Jano y Epimeteo

Cada objeto del Sistema Solar (ya sea planeta, asteroide, satélite… ) parece tener una órbita fija en torno al Sol por la que pasa una y otra vez, tardando exactamente un año (terrestre, lunar, etc) en recorrer dicho camino (así es como se define el “año”).
Esto, sin embargo, sabemos que no se cumple con mucha frecuencia para los cometas más exteriores del Sistema Solar, my propensos a que perturbaciones ajenas perturben de repente su órbita haciendo adentrarse al interior del Sistema Solar, momento en el cual, con un poco de suerte, pueden pasar cerca del Sol y de la Tierra haciéndose visibles para nosotros, en un momento único o casi único debido a que éstos comentas retornarán hacia la Tierra al cabo de muchos años, o incluso nunca (si la perturbación inicial fue lo suficientemente fuerte).

Por otro lado, también conocemos que las órbitas de los planetas no son totalmente estables, sino que a largo plazo (después de muchos miles de años) son caóticas, sufriendo grandes cambios que hacen que dichos planetas acaben en posiciones totalmente diferentes a las iniciales.

En los anillos de Saturno

prometeo_pastor.jpg
Un lugar donde se dan fenómenos curiosos es en torno a Saturno, donde conviven multitud de satélites, en su mayor parte de unos pocos kilómetros de diámetro, junto con las innumerables partículas de polvo e hielo que conforman sus anillos.
Aquí, donde hay satélites en órbitas que están dentro de los propios anillos, se produce un pastoreo en el que la gravedad de dichos satélites va agrupando las partículas de los anillos en algunas órbitas y va dejando “limpias de polvo” otras.
Este es una de las causas por las que la estructura de los anillos de Saturno no es uniforme sino que presenta bandas con acumulación de polvo y otras que están prácticamente vacías de cualquier partícula.
Este hecho es lo que se puede ver en la imagen de la izquierda, donde la luna Prometeo va atrayendo parte del material del anillo F (los anillos de Saturno se clasifican por bandas, donde las mayores reciben el nombre de anillo A, B, C,… desde las más internas a las más externas, siendo F de las últimas y de las más débiles).

Con el paso del tiempo, el efecto de Prometeo y de otros satélites semejantes que hay en esa zona ha hecho que dicho anillo esté “comprimido” en esa línea, estando la región inmediatamente interior (donde está Prometeo) sin ningún resto de hielo o polvo.

Un caso más curioso aún: Jano y Epimeteo

Epimetheus_and_Janus.jpg Wikipedia
Por si fuera poco el “juego” que hay entre los satélites y los anillos de Saturno, hay una relación aún más curiosa entre dos satélites de dicho planeta: Jano y Epimeteo.
Estos dos satélites tienen casi la misma órbita, ya que éstas solo están separadas unos 50 km, lo que hace que cada vez que pasan cerca el uno del otro, sufran grandes perturbaciones.
Y esas perturbaciones se traducen en el único caso conocido donde ambos satélites intercambian sus órbitas, fenómeno que se produce una vez cada cuatro años.

Veamos por qué se produce esto:
Cuando los dos satélites se van acercando (el que se acerca siempre es el más interior ya que éste va más rápido por estar más cerca del planeta), la gravedad con la que se atraen ambos empieza a ser relevante (recordemos que se acercan hasta solo 50 km), produciendo que cada uno tire del otro hacía sí mismo.
Esto provoca que el que va por detrás (y más interno) sufra una aceleración hacia adelante, que es donde está el otro satélite, lo que provoca que aumente su velocidad y al ganar energía se aleje algo más del planeta.
Mientras tanto, el otro satélite sufre exactamente el fenómeno opuesto: sufre una fuerza hacia atrás, lo que le va frenando haciendo que pierda energía y vaya cayendo hacia el planeta.

Una vez que ambos satélites se han sobrepasado, quedan exactamente en las mismas órbitas, pero intercambiadas: el que iba por dentro está ahora en la órbita externa, y al revés. Pero sólo hasta el próximo encuentro…

Por supuesto, la rareza de éstas órbitas induce a pensar que se trata de un sistema relativamente joven, ya que de otra forma es posible que ya se hubiera desestabilizado haciendo que o bien cayesen hacia Saturno o se perdiesen por el espacio (o acabando en otras órbitas más alejadas).
Además, esta proximidad de ambos satélites hace pensar que se deba a que en sus orígenes hubiera sido un único satélite (o asteroide), pero que por alguna razón se fragmentó (bien por una colisión o por fuerzas de marea), produciendo finalmente al menos dos fragmentos grandes que hay los vemos como dos satélites distintos pero próximos.

Por último, un esquema del intercambio de ambas órbitas, realizado por la Universidad de Oregon.

epimetheus_janus_orbit.gif

Más información:

  • Las imágenes utilizadas, tomadas por la sonda Cassini (NASA).
  • Artículo en La ciencia de la Mula Francis.
  • 7 comentarios en “El baile de Jano y Epimeteo

    1. Pues sí, las vacaciones se van acabando y aquí estamos de nuevo😉
      Lo del choque, en principio sí se podría dar, pero acuérdate de la conservación del momento angular, que como cada uno no está cayendo exactamente hacia el otro, al irse acercando se aceleran y se puede decir que “evitan” el choque siempre, bordeándose entre sí.

      Aunque un choque seguramente será bastante probable con el paso del tiempo (en términos planetarios, claro).

    2. @andresjota Sí, Poincaré fue el primero en preguntarse si de verdad se podría conocer la trayectoria futura de cualquier objeto (en especial planetas) con nada más que conocer su posición y velocidad actuales.
      Y al final consiguió demostrar que el problema de los tres cuerpos (sistema Sol-Tierra-Luna por ejemplo) es siempre caótico.

    3. ¿Lo de Jano y Epimeteo es una foto? Si las fuerzas de marea los hubiesen separado, ¿no se notarían restos de este “desgarro” del satélite primigenio en su superficie? ¿Hay más información sobre las hipótesis y las pruebas de cada una en algún sitio, Beni?

      Ya nos vemos en nada, ¡y espero encontrarte en la cena del 22!

      Un abrazo.

    4. Sí es una foto Sonia. Y bueno, al fracturarse quedarían distintos fragmentos que luego se agruparían quedando unos cuantos seguramente. Así que entre esto y el posterior bombardero de meteoritos que tuvieran estos cuerpos, no sé qué quedaría en la superficie que denotase que proceden del mismo cuerpo, y no de distintos.
      Lo que sí podría funcionar es ver la composición de los dos, que de ser prácticamente idéntica lo más seguro es que tuvieran el mismo origen.

      Ahora mismo no sé más investigaciones o trabajos sobre estos cuerpos, aunque ya te diré a partir del lunes, cuando me volváis a tener por aquí😉

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