The planet that rotates sideways: this is how the James Webb Space Telescope shows us Uranus

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The planet that rotates sideways: this is how the James Webb Space Telescope shows us Uranus

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Imagen ampliada del planeta Urano registrada por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) a bordo del telescopio espacial James Webb. NASA, ESA, CSA, STScI. Procesamiento de imagen: J. DePasquale (STScI)
Oscar del Barco Novillo, Zaragoza's University

En su particular recorrido por los planetas del sistema solar, el telescopio espacial James Webb nos ha deleitado con instantáneas tales como los Jupiter rings, las nubes de metano en la atmósfera de Neptuno e incluso los cráteres y volcanes del relieve marciano. Y aún así, todavía tiene mucho más que regalarnos.

Es cierto que su principal cometido es el estudio del universo primitivo (see más lejos) así como de la composición química de los llamados planetas extrasolares. Sin embargo, eso no implica que los datos recogidos por el James Webb sobre nuestros planetas vecinos no sean de importancia.

Recientemente, el Webb ha enfocado a otro de nuestros gigantes helados: el planeta Urano. En una impresionante captura tomada el 6 de febrero de 2023 se pueden apreciar con máxima claridad sus anillos, un casquete polar y seis de sus satélites.

Sin embargo, y antes de comentar estas nuevas imágenes, conozcamos un poco mejor a este singular gigante gaseoso.

Más frío que Neptuno

Urano es un planeta singular en muchos aspectos, desde la duración de sus estaciones (relacionada con su peculiar rotación lateral) hasta sus extremas temperaturas (es el planeta más frío del sistema solar).

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Comparación entre el tamaño de la Tierra y el planeta Urano. POT

Descubierto en 1781 por el astrónomo William Herschel, Urano describe una órbita alrededor del Sol en 84 años. La duración de su día es de unas 17 horas y 14 minutos. Aunque su masa es 14 veces y media mayor que la terrestre, se trata del planeta gigante menos masivo.

Compuesto fundamentalmente por agua, amoníaco y metano, su atmósfera contiene hidrógeno y helio (además de metano, el cual le proporciona la típica coloración azul-cian).

Es el planeta más frío del sistema solar: alcanza temperaturas medias de -218 ℃ y mínimas de unos -226 ℃. La razón de estos registros tan bajos es que Urano posee un núcleo interior mucho más frío que el de otros planetas. Además, absorbe menos calor del que recibe del Sol. En este último aspecto también tiene mucho que ver su peculiar rotación lateral.

Único planeta que rota lateralmente

Urano no rota como una peonza alrededor del Sol (tal como podríamos visualizar al resto de planetas): su eje de rotación está tan inclinado que más bien se asemeja a una pelota rodando.

En la siguiente animación, podemos comparar la inclinación de los ejes de rotación de cada planeta con respecto a la eclíptica.

Comparativa de la rotación de los planetas del Sistema Solar. Fuente: James O’Donoghue.

La teoría más aceptada sobre esta rotación anómala sugiere la colisión de un objeto masivo (de al menos dos veces la masa terrestre) contra el young planeta Urano que provocó un cambio drástico en su eje de rotación.

Simulación del impacto de un cuerpo masivo contra Urano, causando la inclinación de su eje de rotación. Fuente: Jacob Kegerreis / Universidad de Durham.

Como consecuencia de esta rotación lateral, las estaciones no cambian hasta que los polos norte y sur invierten lentamente su posición. Estos polos presentan 42 años de luz solar ininterrumpida, seguidos de otros 42 años de total oscuridad.

Así nos muestra a Urano el James Webb

Con tan solo 12 minutos de exposición (y utilizando dos filtros en el infrarrojo a 1,4 y 3 micras), el telescopio espacial James Webb nos ha sorprendido con esta instantánea del planeta Urano.

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Imagen del planeta Urano registrada por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio espacial James Webb. NASA, ESA, CSA, STScI. Procesamiento de imagen: J. DePasquale (STScI)

En la imagen superior podemos distinguir los siguientes detalles sobre este gigante helado:

1. El sorprendente sistema de anillos

Al mostrar 11 de los 13 anillos conocidos de Urano, el Webb vuelve a constatar una resolución sin precedentes a la hora de detectar los anillos menos brillantes.

En este sentido, sólo la nave espacial Voyager 2 (cuando sobrevoló el planeta en 1986) y el observatorio terrestre Keck (utilizando óptica adaptativa avanzada) han sido capaces de fotografiar los anillos más tenues de Urano.

2. El casquete polar norte

Se puede también apreciar una amplia región brillante situada en el casquete polar norte de Urano. Esta sólo aparece bajo la luz solar directa del verano y desaparece en el otoño.

Parece ser que esta región aumenta de tamaño cuanta más cantidad de luz solar recibe. Se trata de un fenómeno no explicado aún por los científicos y se cree que el James Webb ayudará a una mejor comprensión del mismo.

3. Nubes brillantes y actividad tormentosa

Tanto en el borde del casquete polar como en el extremo izquierdo de la instantánea superior se pueden identificar nubes brillantes en la atmósfera de Urano.

Estas nubes son visibles en el rango del infrarrojo (precisamente, la longitud de onda en la que opera el Webb) y se cree que están relacionadas con una intensa actividad tormentosa en su atmósfera.

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Vista ampliada del planeta Urano donde se identifican 6 de sus 27 lunas conocidas. NASA, ESA, CSA, STScI. Procesamiento de imagen: J. DePasquale (STScI)

Por otro lado, la imagen anterior corresponde a una vista ampliada del sistema que rodea a Urano. En ella se logran diferenciar con detalle a 6 de sus 27 lunas conocidas: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, Obrerón y el satélite interior Puck (todas ellas con su típica forma estrellada característica del James Webb).

¿Y el resto de satélites de Urano? No aparecen en la imagen superior debido a que son demasiado pequeños para ser observados con un tiempo de exposición tan reducido.

En el fondo de la imagen, un puñado de galaxias completa este impresionante mosaico.

La importancia de estas nuevas imágenes

According to la Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de Estados Unidos, el estudio del planeta Urano ha sido declarado prioritario en su encuesta de Astrobiología y Ciencia Planetaria para el período 2023-2033.

No en vano, la NASA planea enviar en 2031 una misión a este gigante gaseoso que estudiará, entre otros detalles, su composición, atmósfera y magnetosfera.

En este sentido, el James Webb puede desempeñar un papel fundamental en la observación de este mundo helado, capturando imágenes con mayor resolución que las anteriores (las cuales, recordemos, fueron registradas con tal sólo 12 minutos de exposición).

Mientras tanto, sigamos deleitándonos con las impresionantes imágenes de este singular planeta del sistema solar, el único que orbita alrededor del Sol…de lado.The Conversation

Oscar del Barco Novillo, Assistant Professor Doctor. Department of Applied Physics, Zaragoza's University

This article was originally published in The Conversation. read the original.