El sistema de anillos de Saturno         

 

        Ninguno de los anillos que tienen otros planetas, se compara en tamaño y belleza a los de Saturno, que están formados por innumerables rocas y fragmentos de hielo. Este extraordinario complejo de anillos se extiende por más de 272.000 Km y consta de 7 anillos principales (del anillo A hasta el G), constituidos cada uno de ellos por miles de micro anillos. A pesar de haber sido observados por Galileo Galilei, en 1610, sólo fueron identificados como tales por Christian Huygens, en 1659.

 

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Saturno ante el telescopio de un astrónomo aficionado. Crédito: Jacinto Artigas. Caracas. Venezuela.

 

 

         

La primera persona que observó los anillos de Saturno fue Galileo Galilei (1564-1642), quien el 30 de julio de 1610 los observa a través de su rudimentario telescopio de 20 aumentos (20X), que los describió como dos cuerpos que acompañaban al planeta. A medida que mejoraba sus instrumentos ópticos fue cambiando su descripción de los mismos, hasta que concluyó en dos “medios elípses” hacia 1616.

 

        No fue sino hasta 1655 que el astrónomo holandés Christiaan Huygens (1629-1695), basado en sus observaciones con un telescopio refractor de 50 aumentos, afirmó que el planeta se encontraba rodeado por un anillo sólido. En su texto “De Saturni Luna Observatio Nova” escribió: “Annolo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinatio” (Anillo alrededor, tenue, plano, no coherente e inclinado de la eclíptica).

   

En 1676, el astrónomo italiano-francés Jean-DominiqueCassini (1677–1756), observando a Saturno desde el observatorio de Paris, descubrió una brecha en el interior de los anillos, haciendo que los mismos pasasen a ser identificados como Anillo A y Anillo B. Esta brecha se denomina en la actualidad la División de Cassini.

 

En 1825, el astrónomo inglés Henry Kater (1777–1835) reportó haber observado tres brechas en el anillo A, pero ninguna de ellas fue verificada hasta el descubrimiento de Johann Encke en 1837.

 

El 25 de abril de 1837, el astrónomo alemán Johann Encke (1791–1865) reporta la existencia de una banda oscura en medio del anillo A. Esta banda posteriormente será denominada la División de Encke (1982) y a partir de 2008 como la Brecha Encke. William Herschel (1738-1822) había reportado una banda negra en uno de los lados del anillo A en 1780, pero este descubrimiento no pudo ser confirmado en su momento.

 

En 1850, William Cranch Bond (1789–1859) y George Philip Bond (1825–1865) observaron una banda oscura en los anillos de Saturno, adyacente al interior del anillo B. Este anillo, el cual fue vagamente observado por Johann Gottfried Galle (1812–1910) en 1838, fue posteriormente conocido como el Anillo Crepé y después oficialmente como Anillo C.

 

En 1856, James Maxwell (1831-1879) dedujo que los anillos de Saturno no podían ser un cuerpo sólido sino un conglomerado de innumerables partículas sin conexión física.

 

En 1895, los astrónomos estadounidenses James Keeler (1857-1900) y William Campbell (1862-1938) observaron que las partes internas de los anillos de Saturno giraban más rápido que las partes externas, verificando con esto, la deducción de Maxwell de 1856 que los anillos estan conformados por una gran cantidad de pequeños fragmentos.

 

En 1967, el astrónomo estadounidense Walter Feibelman (1925-2004) descubrió el Anillo E de Saturno a partir de una serie de imágenes tomadas desde el Observatorio Allegheny.

 

En 1967, el astrónomo francés Pierre Guerin (-2000) desde el observatorio de Pic du Midi encontró evidencias de un posible Anillo D.

 

In 1977, el astrónomo estadounidense Stephen James O’Meara (1956-) fue el primero en describir unas características radiales oscuras en el Anillo B. Estas características fueron denominadas posteriormente radios (spokes).

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Perturbaciones en cuña en el Anillo B, fotografiadas el 03 de agosto de 1981 por la sonda Voyager 2. Estas perturbaciones fueron detectadas Stephen O´meara en 1977.

 

El 01 de septiembre de 1979, el Anillo F fue descubierto y al Anillo E fue confirmado, a partir de las imágenes del fotopolarímetro a bordo de la sonda espacial estadounidense Pioneer 11.

 

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Anillo F de Saturno. Crédito: Pioneer 11. NASA.

 

 

        El Anillo D está separado del Anillo C por la División Guerin, llamada así después del descubrimiento del Anillo D. El Anillo F está separado del Anillo A por una división provisionalmente denominada División Pioneer (Circular IAU 3417, 1979), pero renombrada en el año 2007 como División Roche, por sugerencia del equipo de imágenes de la sonda espacial Cassini, en homenaje al astrónomo francés Edouard Roche (1820–1883), que calculó la distancia mínima a la que puede existir un satélite de su cuerpo nodriza, antes de ser destruido por las fuerzas de marea del planeta, y que recibe el nombre de Límite de Roche.

 

El anillo vecino R/2004 S2 en el borde exterior del Anillo A (2004, IAU Circular, 8432) está en el límite de Roche. El Anillo F es una cinta estrecha y entorchada que es pastoreada por las lunas Prometeo y Pandora ("F deriva de girar libremente"). Se ha visto una división entre los Anillos B y C, una brecha cerca del centro de la División Cassini, y se han visto detalles en los anillos A, B y C, y se redefinió la nomenclatura de divisiones y huecos (gap).

 

Cuando las naves espaciales Voyager 1 y Voyager 2, lanzadas en 1977, volaron por Saturno en noviembre de 1980 y agosto de 1981, se obtuvo mucha información sobre los anillos: se descubrió el Anillo G; se confirmaron los "radios" en el Anillo B, al igual que las ondas de densidad (o gravedad); y se vio el trenzado en el Anillo F. El Anillo D fue confirmado. Se detectaron tres divisiones en el Anillo D, designadas provisionalmente como D68, D72 y D73.

 

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Ondas de densidad en el Anillo B. Descubiertas por las sondas Voyager, aquí aparecen fotografiadas por la sonda Cassini.

04 de junio de 2017. Crédito: Cassini, NASA, JPL-CalTech, Space Science Institute.  

 

 

        Estas ondas de densidad en el Anillo B tienen resonancia 2:1 con la luna Jano. Las partículas del anillo giran dos veces el planeta, por cada giro de la luna. Las ondas se propagan hacia afuera, alejándose de Saturno. Las lunas Jano y Epimeteo comparten prácticamente la misma órbita, intercambiando sus posiciones cada cuatro (4) años. Cada cresta de onda se corresponde con un intercambio orbital entre las lunas, y se van “apilando” hacia el exterior del Anillo B. Se puede afirmar que estas ondas de densidad nos muestran un historial de las interacciones entre Jano y Epimeteo.      

 

Se descubrió que los anillos constan de miles de rizos. Incluso se encontraron rizos en los huecos o brechas entre los anillos; al igual que dos rizos muy estrechos dentro de la División Cassini, los cuales han sido apodados los "Rizos Encantadores".

 

En 1982, la Asamblea General de la IAU aprobó las divisiones y brechas recientemente definidas en los anillos de Saturno:

 • La División de Cassini, la división prominente entre el anillo A y el anillo B (bautizada en honor a Giovanni Cassini, 1625-1712). Se debe a la interacción con la luna Mimas.

 

• La División de Encke, la división más amplia en el anillo A (bautizada en honor de Johann Encke, 1791-1865), renombrada en enero de 2008 como Brecha Encke.

 

• La Brecha de Huygens, situada en el borde interno de la división Cassini (bautizada en honor de Christiaan Huygens, 1629–1695).

 

• La Brecha de Keeler, situada cerca del borde exterior del anillo A (bautozada en honor de James A. Keeler, 1857–1908).

 

• La Brecha de Maxwell, la brecha más amplia en el anillo C (bautizada en honor de James C. Maxwell, 1831-1879).

 

Sin embargo, debemos mucho de nuestro conocimiento de los anillos a la nave espacial Cassini, un proyecto conjunto de la NASA/ESA, que llegó a Saturno en julio de 2004 y lo orbitó hasta el 2017. Demostró que los anillos estaban formados por miles de rizos.

 

Según lo informado por el equipo de imágenes de Cassini:

 

• En 2004, Cassini tomó una imagen de un anillo pequeño y tenue que fue designado temporalmente R/2004 S1 (Circular IAU, 8401) dentro de la órbita de la luna Atlas y el anillo R/2004 S2 hacie el borde exterior del Anillo A (Circular IAU, 8432).

 

·         En el año 2004 se detectaron “grumos” de materia en los anillos, los cuales comenzaron a ser denominadas “lunetas” (moonlet en inglés). Hasta el momento se han detectado más de 150 lunetas. Gracias al trabajo de la sonda Cassini, en el año 2005 se detectó una atmósfera en torno al sistema de anillos de Saturno.

 

• En 2005, se descubrió la Brecha de Colombo en medio del Anillo C. Contiene el brillante y angosto rizo Colombo (llamado así por el astrónomo italiano Giuseppe Colombo), también llamado rizo Titan, ya que se rige por una resonancia orbital con el satélite Titán.

 

• En 2006, se observó R/2006 S2, un anillo tenue de polvo que comparte la órbita de la luna Pallene, al igual que los rizos en los espacios entre anillos, como R/2006 S3 y R/2006 S4 en la División Cassini. Uno de ellos fue apodado el “Rizo Encantador”.

 

• En 2007, se observaron características en forma de hélice en el Anillo A de Saturno, al igual que los detalles en el Anillo G, que se alimenta de la erosión de las partículas de hielo del borde interior del Anillo G.

 

La diferencia entre las divisiones y las brechas fue definida en 2007 por el Grupo de Trabajo de la  IAU para la Nomenclatura del Sistema Planetario de la siguiente manera: las Divisiones son las grandes separaciones entre los anillos que poseen nombre, mientras que las Brechas son los pequeños espacios dentro de los anillos con nombre.

 

Nuestro conocimiento de los anillos de Saturno y sus divisiones y brechas en 2007 se resume en la siguiente tabla, que muestra el nombre de la característica del anillo, su ancho y su distancia desde el centro de Saturno.

         

Nombre

Distancia (km)
al centro del planeta

Ancho radial (km)

Anillo D

67.000 - 74.490

7.500

Anillo C

74.490 - 91.980

17.500

Brecha Colombo

77.800

100

Brecha Maxwell

87.500

270

Brecha Bond

88.690-88.720

30

Brecha Dawes

90.200-90.220

20

Anillo B

91.980 - 117.500

25.500

División de Cassini

117.500 - 122.050

4.700

Brecha Huygens

117.680

285-440

Brecha Herschel

118.183-118.285

102

Brecha Russell

118.597-118.630

33

Brecha Jeffreys

118.931-118.969

38

Brecha Kuiper

119.403-119.406

3

Brecha Laplace

119.848-120.086

238

Brecha Bessel

120.236-120.246

10

Brecha Barnard

120.305-120.318

13

Anillo A

122.050 - 136.770

14.600

División de Encke

133.570

325

Brecha Keeler

136.505

35

Brecha Rochen

136.770-139.380

2600

Anillo F

140.224

30-500

Anillo G

166.000 - 174.000

8.000

Anillo E

180.000 - 480.000

300.000

 

          Un gráfico que muestra el perfil de las secciones más importantes en los anillos, se muestra a continuación:

 

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Perfil del sistema de anillos de Saturno. crédito: All about space. Edición: Jesús Guerrero. 

 

           La brecha de Colombo es interna al anillo C. Contiene unos rizos los cuales han sido llamados los “rizos de Titán”, debido a que se encuentran en resonancia con la luna principal de Saturno, Titán.

 

           La brecha de Maxwell se encuentra dentro del anillo C. Esta brecha también contiene rizos, pero los mismos no son circulares. En la brecha existen estructuras onduladas.

 

           La brecha de Huygens localizada en el borde interno de la División de Cassini, contiene densos rizos con estructuras inusuales causadas por la interacción con la luna Mimas.

 

           La División de Cassini, localizada entre el anillo A y B, posee innumerables anillos de materia oscura.

 

           La brecha de Encke se encuentra dentro del anillo A. su existencia se debe a la presencia de la luna Pan. La brecha de Encke también contiene pequeños rizos y ondas de densidad en espiral.

 

           La brecha de Keeler se debe a la presencia de la luna Dafne. Esta luna crea ondas a lo largo del borde del anillo.          

                                                                                               

          Los anillos interaccionan con algunas lunas, las cuales se convierten en “pastoras” de los mismos – dispersándolos y aglomerándolos - facilitando su confinamiento. Este sentido los astrónomos han conseguido que el anillo A es pastoreado por las lunas Pan y Atlas, mientras que el anillo F lo es por Pandora y Prometeo. La División de Cassini la genera la luna Mimas, mientras que la División de Keeler es producida por la luna Dafne.

 

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Interacción de las lunas con los anillos. Ondas en anillo A producidas por la luna Pan. La luna Prometeo deformando el anillo F.

Crédito: sonda Cassini. NASA.

 

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La luna Dafne de apenas 8 kilómetros de tamaño interactuando con el anillo A. crédito: Cassini, NASA.

                                                

          Debido a las posiciones de Saturno y la Tierra, cada 15 años, los anillos se alinean con la línea de vista desde la Tierra y se colocan de perfil a nosotros, haciéndose invisibles debido a su poco espesor. El último de estos eventos ocurrió en el año 2009. La próxima “desaparición” de los anillos ocurrirá en el año 2024.

 

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Seis años de registro fotográfico de Saturno. Crédito: Alan Friedman.

 

 

           Los anillos, por estar constituidos por partículas pequeñas, se encuentran sujetos a cambios debido a la interacción con las lunas del planeta. Esta circunstancia hace que se formen grumos (aglomeraciones) de materia, o que los mismos se dispongan en función de las mareas gravitatorias que producen los cuerpos que orbitan a Saturno.   

 

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Grumos de materia (nubes) en el anillo B. crédito: Cassini. NASA.

 

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La luna Pandora perturbando el anillo F. crédito: Cassini. NASA.

 

 

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La luna Prometeo perturbando al anillo F. crédito: Cassini, NASA.

 

Otros anillos estrechos en los anillos principales que actualmente no tienen nombres pueden necesitar ser nombrados en un futuro cercano.

 

La nave espacial Cassini encontró evidencia de al menos un anillo en órbita alrededor de Rea,  según lo informado por Geraint Jones y su equipo en el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, Katlenburg–Lindau, Alemania, y el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard, University College, Londres. Esta es la primera vez que se encuentran anillos alrededor de una luna.

 

El aparente disco de escombros mide varios miles de kilómetros de punta a punta. Una nube de anochecer adicional puede extenderse hasta 5.900 kilómetros desde el centro de la luna, casi ocho veces el radio de Rea. Esto fue detectado por un conjunto de seis instrumentos en Cassini que fueron diseñados específicamente para estudiar las atmósferas de Saturno, sus lunas, y las partículas a su alrededor. El descubrimiento fue el resultado de un sobrevuelo cercano que realizó la sonda Cassini a la luna Rea, en noviembre de 2005.