¿Puede haber un planeta con dos anillos paralelos?

Saturno tiene docenas de anillos, pero son todos concentricos y en el mismo plano.

La pregunta viene por otro tipo de anillos. Hace muchos años, vi un dibujo animado donde una nave iba a un planeta que tenia los anillos como en la imagen de arriba.

O sino otro caso:

 ¿Son posibles anillos asi?

Vamos a analizarlo. Igual es necesario tener en cuenta que pasaremos por alto algunas cosas que se sabe sobre la formación natural de los anillos, pero que no son necesarias tener en cuenta para este analisis.

El primer caso

Los anillos estan formado por rocas de diferentes medidas (en el caso particular de Saturno, trozos de hielo sucio de un tamaño de un camión, para abajo, hasta polvillo).

Como son rocas en orbita, se ven obligados a seguir las leyes de movimiento orbital.

Por ello, primero debemos entender las leyes de movimiento planetario: las leyes de Kepler.

Partes de una órbita. Esta es la descripción original de Kepler, pero puede cambiarse considerando el centro donde está el Sol a un planeta, y la orbita de una roca del anillo.

En particular, la primera Ley: Las orbitas de los planetas son elipticas, con el Sol en uno de los focos. Podemos extenderlo sin cometer errores, diciendo que la roca debe seguir una orbita eliptica con el planeta en uno de sus focos.

En el caso de un objeto que se mueve sobre el ecuador (llamenmoslo anillo 1), cada roca sigue ese movimiento. Las orbitas son coplanares, es decir, todas tienen el mismo plano, como si fuera un CD.

Es el caso de los anillos de Saturno. Siguen la primera ley de Kepler. El planeta esta el un de los focos de la orbita de la/s roca/s.

Las rocas 3 y 4, están en una posición que su órbita es coincidente, inclusive con el centro del planeta (están en el mismo plano). Nota las flechas que representan la atracción gravitacional del centro del planeta, tienen la misma dirección. El caso del anillo 2 es completamente diferente. Para formar el anillo, las rocas deberian seguir un recorrido igual a la linea horizontal rosada. Sin embargo, las rocas 1 y 2, al ser atraidas por el centro del planeta, se alejan de ese recorrido, siguiendo una orbita inclinada, cuyo plano pasa por el centro gravitacional del planeta. En el caso de la roca 1, sigue la linea recta”b” (en realidad es una órbita eliptica vista de costado). En cambio la roca 2 sigue el recorrido a. Ambas, “a” y “b”, son orbitas iguales. 

Cuando la roca se mueve alejada del ecuador (el anillo 2), sufre las mismas fuerzas, pero esta vez, el planeta la aleja del anillo, ya que el plano orbital debe pasar por el centro gravitacional del planeta.

El recorrido por el anillo 2 es imposible, porque el planeta no está en el foco de la orbita de la roca. Un movimiento como este no obedece la Ley de Kepler.

De darse realmente una roca en esa posicion, su orbita se inclinaria, para que su foco coincida con el centro del planeta.

Ciertamente que si fuera el caso de la foto, con dos anillos, el movimiento de las rocas de anillo 2, chocarian con las de anillo1, y despues de las colisiones, quedaria un solo anillo, bastante maltrecho!!

Si un ser mágico colocara millones de rocas en la posicion del anillo 2 para formarlo, la gravedad del planeta haria que cada una siguiera una orbita casi igual, pero inclinada, por lo que en breve tiempo se irian alejando del plano del anillo 2 y dejaria de ser visible como tal. Eso si: Cuando llegaran todas al otro lado de su orbita, volverian a formar el anillo del otro lado del ecuador, para nuevamente desaparecer, al recorrer su orbita. Al dar la primera vuelta, volveria a formarse el anillo del lado inicial.

Vemos dos piedras a y b. En las posiciones iniciales, forman el anillo norte. Cuando recorren su orbita y llegan a las posiciones a2 y b2, forman el anillo sur. En todas las posiciones intermedias, las rocas estan tan dispersas que a la distancia no se ve un anillo. Eso si. No seria conveniente acercarse o descender en el planeta cerca del ecuador, ya la probabilidad de ser golpeado por un mar de rocas seria altisima.

Se daría la extrañísima circunstancia que el anillo pasaria de un lado al otro del ecuador del planeta.

Esto claro, no es un escenario estable, y no podria durar mucho tiempo. De hecho no concemos ningun mecanismo natural para que suceda de esta manera.

¿Y el segundo caso?

En este caso, el plano de los dos anillos coinciden con el centro del planeta, por lo que seria posible la existencia natural de anillos como estos. Obedecen la Ley de Kepler.

Ciertamente ambos deberian estar dentro del limte de Roche, por lo que estarian tan apretados y cercanos al planeta, que se perturbarian mutuamente enormemente, y serian muy faciles de deshacer por perturbaciones entre ellos, con los satelites y otros planetas. No serian estables a largo plazo.

Las perturbaciones pueden “desarmar” un anillo. En este caso, un planeta pasando cerca de Saturno, le disuelve sus anillos. En el caso anterior, los anillos son lo suficientemente inestables como para desaparecer sin ninguna influencia tan grande. Simulación con el programa “Universe Sand Box”.