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NEPTUNO
OBSERVACIÓN CLÁSICA DE NEPTUNO
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Neptuno es el octavo planeta desde el Sol en nuestro Sistema Solar. El nombre le viene por el Dios romano del mar. Es el cuarto planeta más grande por su diámetro y el tercero más grande en masa. Neptuno es 17 veces la masa de la Tierra y es ligeramente más masivo que su casi gemelo Urano, que es 15 veces la masa de la Tierra y no tan denso. En promedio, la órbitas de Neptuno está a una distancia de 30,1 AU del Sol, aproximadamente 30 veces la distancia Tierra-Sol. Dado a conocer el 23 de septiembre de 1846, Neptuno fue el primer planeta encontrado por la predicción de los matemáticos en lugar de por la observación empírica. Los cambios inesperados en la órbita de Urano llevaron a Alexis Bouvard a deducir que su órbita era objeto de una perturbación gravitacional debida a un planeta desconocido. Neptuno fue observado posteriormente por Johann Galle dentro de un grado de la posición predicha por Urbain Le Verrier, y su mayor luna, Tritón, fue descubierta poco después, aunque ninguna de las 12 lunas restantes del planeta se encontraron con el telescópio hasta el siglo XX. Neptuno ha sido visitado por una sola nave, la Voyager 2, que sobrevoló el planeta el 25 de agosto de 1989. Neptuno es similar en composición a Urano, y ambos tienen composiciones que difieren de las de los grandes gigantes de gas Júpiter y Saturno. La atmósfera de Neptuno, aunque similar a la de Júpiter y Saturno en cuanto a que está compuesta principalmente de hidrógeno y helio junto con restos de hidrocarburos y posiblemente nitrógeno, contiene una mayor proporción de "hielos" como agua, amoníaco y metano. Los astrónomos clasifican a veces, Urano y Neptuno como "gigantes de hielo", para poner de relieve estas diferencias. El interior de Neptuno, como el de Urano, está compuesto principalmente de hielos y roca. Trazas de metano en las regiones ultra-periféricas dan cuenta en parte de la apariencia de color azul del planeta. En contraste con la atmósfera de Urano, la atmósfera de Neptuno es notable por sus patrones climáticos con rasgos activos y visibles. En el momento del sobrevuelo de la Voyager 2, en 1989, por ejemplo, el hemisferio sur del planeta poseía un Gran Mancha Oscura de Neptuno comparable a la Gran Mancha Roja de Júpiter. Estos patrones de clima son impulsados por los fuertes vientos sostenidos, con velocidades registradas de 2100 Km/ h. Debido a su gran distancia al Sol, la atmósfera exterior de Neptuno es uno de los lugares más fríos del Sistema Solar, con temperaturas que se acercan en las nubes altas a -218° C (55K). Las temperaturas en el centro del planeta, sin embargo, son aproximadamente de 5.400 K (5.000 ° C). Neptuno tiene un débil y fragmentado sistema de anillos, que pudo haber sido detectado durante la década de 1960 pero sólo fue indiscutiblemente confirmado en 1989 por la Voyager 2.
FORMACIÓN La formación de los gigantes de hielo, Neptuno y Urano, ha demostrado ser difícil de modelar con precisión. Los modelos actuales indican que la densidad de la materia en las regiones exteriores del sistema solar es demasiado baja para tenerla en cuenta para la formación de esos grandes cuerpos con el método tradicionalmente aceptado de acreción del núcleo, y se barajan varias hipótesis para explicar su creación. Una de ellas es que los gigantes de hielo no fueron creados por la acreción del núcleo, sino de la inestabilidad de los originales discos protoplanetarios, y más tarde obtuvo su atmósfera por la radiación de una estrellas masiva OB cercana.
Un concepto alternativo es que se formaron más cerca del Sol, donde la densidad de materia es mayor, y posteriormente emigraron a sus órbitas actuales tras la eliminación del disco protoplanetario gaseoso. Esta hipótesis de la migración después de la formación es más probable, debido a su capacidad para explicar mejor la ocupación de las poblaciones de pequeños objetos observados en la región Trans-Neptuno. La corriente más aceptada que explica los detalles de esta hipótesis se conoce como el Modelo de Niza, que explora el efecto de la migración de Neptuno y los otros planetas gigantes en la estructura del Cinturón de Kuiper.
DATOS BÁSICOS
ÓRBITA Y LA ROTACIÓN
La distancia media entre Neptuno y el Sol es 4,55 mil millones de kilómetros (alrededor de 30,1 UA), y completa una órbita cada 164,79 años. El 12 de julio de 2011, Neptuno completará la órbita completa por primera vez desde su descubrimiento en 1846, aunque no aparecerá en su posición exacta de nuestro cielo, porque la Tierra estará en un lugar diferente en su órbita de 365.25 días. La órbita elíptica de Neptuno está inclinada 1,77 ° respecto a la Tierra. Debido a una excentricidad de 0.011, la distancia entre Neptuno y el Sol varía 101 millones de kilómetros entre el perihelio y afelio, los puntos más cercano y más lejano del planeta desde el Sol a lo largo de la trayectoria orbital, respectivamente. La inclinación del eje de Neptuno es de 28,32 °, que es similar a los ángulos de inclinación de la Tierra (23 °) y Marte (25 °). Como resultado, este planeta experimenta similares cambios estacionales. Sin embargo, el largo período orbital de Neptuno hace que cada estación dure cuarenta años. Su período de rotación sideral (días) es de aproximadamente 16,11 horas. Como su inclinación axial es comparable a la de la Tierra, la variación en la longitud de su día en el transcurso de su año no es más extrema.
Estas fotos del telescopio espacial Hubble muestran el cambio de estaciones en el planeta Neptuno. Su hemisferio sur se muestra más brillante y los astrónomos piensan que se trata de un cambio estacional. Un año de Neptuno (una órbita completa alrededor del Sol) dura 165 años, así que cada estación se extiende por unos 40 años terrestres. El seguimiento de la evolución de Neptuno, realizado durante seis años, ha permitido discernir que los cambios observados se aprecian sobre todo en las bandas nubosas, cuyo brillo y amplitud han crecido. Como la Tierra, Neptuno tiene cuatro estaciones. Cada hemisferio poseería un verano cálido y un invierno frío, con primaveras y otoños de transición entre ellos.
Debido a que Neptuno no es un cuerpo sólido, su atmósfera sufre una rotación diferencial. La amplia zona ecuatorial gira con un período de alrededor de 18 horas, que es más lento que la rotación de 16,1 horas del campo magnético del planeta. Sin embargo, lo contrario es cierto para las regiones polares, donde el período de rotación es de 12 horas. Esta rotación diferencial es la más pronunciada de cualquier planeta del Sistema Solar, y provoca en una fuerte cizalladura del viento latitudinal.
Resonancias orbitales
Un diagrama que muestra las resonancias orbitales en el Cinturón de Kuiper causadas por Neptuno: las regiones que se destacan son la resonancia 2:3 (plutinos), la "cinta clásica", con órbitas afectadas por Neptuno, y la resonancia 1:2 (twotinos).
La órbita de Neptuno tiene un profundo impacto en la región directamente más allá de ella, conocida como el Cinturón de Kuiper. El cinturón de Kuiper es un anillo de pequeños mundos helados, similar a un cinturón de asteroides pero mucho más grande, que se extiende desde la órbita de Neptuno a 30 UA a alrededor de 55 UA del sol. De la misma manera que la gravedad de Júpiter domina el cinturón de asteroides, dando forma a su estructura, la gravedad de Neptuno domina el cinturón de Kuiper. En tiempos de la formación del sistema solar, ciertas regiones del cinturón de Kuiper se vieron desestabilizadas por la gravedad de Neptuno, creándose lagunas en la estructura del cinturón de Kuiper. La región comprendida entre 40 y 42 UA es un ejemplo.
Sin embargo, existen órbitas dentro de estas regiones vacías donde los objetos pudieron sobrevivir durante la formación del Sistema Solar. Estas resonancias se producen cuando el período orbital de Neptuno es una fracción exacta de la del objeto, como 1:2, o 3:4. Si, por ejemplo, un objeto que orbita alrededor del Sol una vez por cada dos órbitas de Neptuno, sólo completa media órbita en el momento que Neptuno regresa a su posición original. La resonancia más densamente poblada en el cinturón de Kuiper, con más de 200 objetos conocidos, es la resonancia 2:3. Los objetos de esta resonancia completan 2 órbitas por cada 3 órbitas de Neptuno, y se conocen como plutinos , porque el mayor de los objetos del Cinturón de Kuiper, Plutón, es uno de ellos. A pesar de que Plutón cruza la órbita de Neptuno con regularidad, la resonancia 2:3 asegura que nunca pueden entrar en colisión. Las resonancias 3:4, 3:5, 4:7 y 2:5 son menos pobladas.
Neptuno posee una serie de objetos Troyanos, que ocupan sus Puntos de Lagrange L4 y L5, las regiones gravitacionalmente estables iniciales y finales en su órbita. Los Troyanos de Neptuno pueden ser vistos como en una resonancia 1:1 con Neptuno. Estos Troyanos de Neptuno son muy estables en sus órbitas y es improbable que sean capturados por Neptuno, sino que parece que se han formado junto a él.
Localización de importantes grupos de troyanos.
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA
Con una masa de 1,0243 × 1026 kg, Neptuno es un planeta intermedio entre la Tierra y los más grandes gigantes de gas: su masa es de diecisiete veces la de la Tierra, pero sólo de 1/19 de la de Júpiter. La gravedad del planeta en la superficie sólo es superada por Júpiter. El radio ecuatorial de Neptuno es de 24764 kilómetros, casi cuatro veces mayor que el de la Tierra. Neptuno y Urano a menudo se consideran como una sub-clase de gigante de gas llamada "gigantes de hielo", debido a su menor tamaño y mayor concentración de volátiles con respecto a Júpiter y Saturno.
ESTRUCTURA INTERNA La estructura interna de Neptuno se asemeja a la de Urano. Su atmósfera forma del 5 al 10 por ciento de su masa y se extiende tal vez un 10 al 20 por ciento de la distancia hacia el centro, donde alcanza una presión de alrededor de 10GPa. El aumento de las concentraciones de metano, amoníaco y agua se encuentra en las regiones inferiores de la atmósfera.
Estructura interna de Neptuno:
Poco a poco estos elementos se condensan en un líquido sobrecalentado en la región más oscura y caliente del manto, donde las temperaturas alcanzan los 2.000 K a 5.000 K. El manto es el equivalente de 10 a 15 veces la masa de la Tierra y es rico en agua, amoníaco y metano Como es habitual en la ciencia planetaria, a esta mezcla se la conoce como “helado” a pesar de que es caliente, líquida y muy densa. Este líquido, que tiene una alta conductividad eléctrica, se llama a veces “agua del océano de amoniaco”. A una profundidad de 7.000 kilómetros, las condiciones pueden ser tales que el metano se descompone en cristales de diamante que se precipitan hacia el núcleo. El núcleo de Neptuno está compuestos de hierro, níquel y silicatos, con una masa de alrededor de 1,2 veces la de la Tierra. La presión en el centro es de 7Mbar (700 GPa), millones de veces más que en la superficie de la Tierra, y la temperatura puede ser 5.400 K.
ATMÓSFERA
A grandes altitudes, la atmósfera de Neptuno es de un 80% de hidrógeno y 19% de helio. Una pequeña cantidad de metano, también está presente. Las bandas de absorción prominente de metano se producen en longitudes de onda superiores a 600 nm, en la parte roja e infrarroja del espectro. Al igual que con Urano, esta absorción de la luz roja por el metano en la atmósfera es parte de lo que da a Neptuno su color azul, aunque el azul vivo de Neptuno difiere del aguamarina más claro de Urano. El contenido de metano en la atmósfera de Neptuno es similar a la de Urano, pero algunos constituyentes atmosféricos desconocidos son los que contribuyen a dar su color a Neptuno. Neptuno es, sin embargo, algo más denso y pesado que Urano, y los modelos sugieren que su atmósfera de hidrógeno y helio sería más delgada, permitiendo que más metano se fugue a la superficie, dando lugar a una mayor riqueza de color. La atmósfera de Neptuno se divide en dos regiones principales: a) la parte inferior o troposfera, donde la temperatura disminuye con la altitud, y b) la estratosfera, donde la temperatura aumenta con la altitud. La frontera entre los dos, la tropopausa, se produce a una presión de 0,1 bares (10 kPa). La estratosfera da paso a la termosfera a una presión inferior a 10-5 - 10-4 microbares (1 a 10 Pa). La termosfera transita gradualmente hacia la exosfera.
Los modelos sugieren que la troposfera de Neptuno está compuesta de bandas de nubes de diferente composición en función de la altitud. El nivel superior de las nubes está a presiones por debajo de un bar, donde la temperatura es adecuada para condensar el metano. Para presiones de entre uno y cinco bares (100 y 500 kPa), las nubes se cree que están formadas de amoníaco y de sulfuro de hidrógeno. Por encima de una presión de cinco bares, las nubes pueden estar formadas de amoníaco, sulfuro de amonio, sulfuro de hidrógeno y agua. Se encuentra nubes de hielo de agua en las presiones de alrededor de 50 bares (5,0 MPa), donde la temperatura llega a 0 ° C. Debajo, se pueden encontrar nubes de amoníaco y sulfuro de hidrógeno. Se han observado nubes de gran altitud en Neptuno que proyectan sombras en la cubierta de nube opaca próxima. También hay bandas de nubes de gran altitud que envuelven al planeta a una latitud constante. Estas bandas forman áreas anchas de 50-150 km, y se encuentran a unos 50-110 km.
Las bandas de nubes de gran altitud hacen sombras en la cubierta inferior de nubes de Neptuno
Los espectros de Neptuno sugieren que la baja estratosfera es confusa debido a la condensación de productos provenientes de la fotólisis de metano provocada por la radiación ultravioleta, tales como etano y acetileno. La estratosfera es también el hogar de pequeñas cantidades de monóxido de carbono y de cianuro de hidrógeno. La estratosfera de Neptuno es más cálida que la de Urano, debido a la elevada concentración de hidrocarburos. Por razones que siguen siendo oscuras, la termosfera del planeta está a una temperatura anormalmente alta de alrededor de 750 K. El planeta está demasiado lejos del Sol para que este calor sea generado por la radiación ultravioleta. Una explicación para ese mecanismo de calefacción es la interacción de iones con el campo magnético del planeta en la atmósfera. Otra explicación es que sea provocado por las ondas de gravedad que se disipan en la atmósfera. La termosfera contiene trazas de dióxido de carbono y agua, que pueden haber sido depositados a partir de fuentes externas, tales como meteoritos.
CLIMA
Una diferencia entre Neptuno y Urano es el nivel normal de la actividad meteorológica. Cuando la nave espacial Voyager 2 voló a Urano en 1986, el planeta fue visualmente muy suave. En contraste, Neptuno exhibía notables fenómenos meteorológicos durante el vuelo de la Voyager 2 en 1989.
La Gran Mancha Oscura de Neptuno (arriba), Scooter (nube blanca del centro), y la Pequeña Mancha Oscura de Neptuno (abajo)
En Neptuno el clima se caracteriza por sistemas de tormentas extremadamente dinámicas, con vientos que alcanzan velocidades de casi 600 m / s, casi un viento supersónico. Mediante el seguimiento del movimiento de las nubes persistentes, las velocidades del viento se ha demostrado que varían de 20 m / s en dirección este, a 325 m / s hacia el oeste. En la cima de las nubes, los vientos predominantes tienen una velocidad de 400 m / s a lo largo del ecuador y 250 m / s en los polos. La mayoría de los vientos de Neptuno soplan en dirección opuesta a la rotación del planeta. El patrón general de los vientos muestra una rotación progrado en altas latitudes en contra de una rotación retrógrada en latitudes más bajas. La diferencia en la dirección del flujo se cree que es un "efecto de la piel" y no debido a procesos atmosféricos más profundos. A 70 ° de latitud S, un chorro de alta velocidad viaja a de 300 m / s. La abundancia de metano, etano y acetileno en el ecuador de Neptuno es 10 a 100 veces mayor que en los polos. Esto se interpreta como una prueba de que surge en el ecuador y se hunde cerca de los polos.
El Polo Sur es el punto más caliente del planeta.
En 2007 se descubrió que la troposfera superior del polo sur de Neptuno era unos 10 ° C más caliente que el resto de Neptuno, que promedia alrededor de -200 ° C (70 K). La diferencia de calor es suficiente para que el gas metano, que en otros lugares está congelado en la alta atmósfera de Neptuno, se filtre a través del Polo Sur al espacio. Este "punto caliente" se debe a la inclinación del eje de Neptuno, que expone el polo sur al Sol durante el último trimestre del año de Neptuno, aproximadamente 40 años de la Tierra. Como Neptuno se mueve lentamente hacia el lado opuesto del Sol, el polo sur se oscurece y el polo norte se ilumina, causando la liberación de metano. Debido a los cambios estacionales, las bandas de nubes en el hemisferio sur de Neptuno se ha observado que aumentan de tamaño y albedo. Esta tendencia se vio por primera vez en 1980 y se espera que dure hasta 2020.
TORMENTAS
La Gran Mancha Oscura, visto desde la Voyager 2
En 1989, la Gran Mancha Oscura de Neptuno, un sistema anti-ciclónico de tormentas que abarca 13000 × 6600 kilómetros, fue descubierto por la nave espacial de la NASA, la Voyager 2. La tormenta se parecía a la Gran Mancha Roja de Júpiter. Unos cinco años después, el 2 de noviembre de 1994, el Telescopio Espacial Hubble no ve la Gran Mancha Oscura en el planeta. En cambio, una nueva tormenta similar a la Gran Mancha Oscura se encontró en el hemisferio norte. El scooter es otra tormenta, un grupo de nubes blancas más al sur de la Gran Mancha Oscura. Su apodo se debe al hecho de que cuando se detectó por primera vez en los meses anteriores del encuentro de 1989 de la Voyager 2, se movía más rápido que la Gran Mancha Oscura. Imágenes posteriores revelaron nubes aún más rápidas. La Pequeña Mancha Oscura de Neptuno es una tormenta ciclónica del sur, la segunda más intensa observada durante el encuentro de 1989. Inicialmente, estaba completamente oscura, pero cuando la Voyager 2 se acercó al planeta, desarrolló un núcleo brillante y se puede ver en la mayoría de las imágenes de mayor resolución. Las manchas oscuras de Neptuno se cree que se producen en el troposfera en altitudes más bajas que las nubes brillantes más características, de forma que aparecen como agujeros en la cubierta de las nubes altas. Como son características estables que pueden persistir por varios meses, se cree que tienen estructura de vórtice. Asociadas a menudo con las manchas oscuras, aunque más brillantes, se encuentran las nubes de metano persistentes que se forman alrededor de la tropopausa. La persistencia de las nubes de compañía muestra que algunos puntos oscuros antiguos pueden continuar existiendo como ciclones a pesar de que ya no son visibles como un rasgo oscuro. Las manchas oscuras pueden disiparse cuando migran demasiado cerca del ecuador, o posiblemente a través de algún mecanismo desconocido.
Se han observado en la atmósfera alta de Neptuno, brillantes nubes alargadas, similares a los cirros de la Tierra. A bajas latitudes norte, la nave Voyager capturó imágenes de bancos de nubes que proyectaban su sombra sobre las capas de nubes inferiores. Los vientos más fuertes medidos en cualquiera de los planetas del sistema solar son los de Neptuno. La mayor parte de estos vientos soplan en dirección oeste, en sentido contrario a la rotación del planeta. Cerca de la Gran Mancha Oscura, los vientos soplan casi a 2,000 kilómetros por hora.
CALOR INTERNO El clima más variado de Neptuno, en comparación con Urano, se cree que se debe en parte a su mayor calor interno. A pesar de que Neptuno se encuentra la mitad de lejos del Sol que Urano, y recibe sólo el 40% de su cantidad de luz solar, las temperaturas de la superficie de los dos planetas son aproximadamente iguales. Las regiones superiores de la troposfera de Neptuno llegan a una temperatura mínimo de -221,4 ° C (51,7 K). A una profundidad en la atmósfera cuya presión es igual a 1bar (100kPa), la temperatura es de -201,15 ° C (72,0 K). Más profundo dentro de las capas de gas, la temperatura aumenta de forma constante. Al igual que en Urano, el origen de este calentamiento es desconocido. Pero la diferencia es mayor: Urano sólo irradia 1,1 veces más energía que la que recibe del Sol; mientras que Neptuno irradia sobre 2,61 veces más energía que la que recibe del sol. Neptuno es el planeta más alejado del Sol, sin embargo su energía es suficiente para conducir los vientos más rápidos nunca vistos en el Sistema Solar. Se han propuesto varias explicaciones posibles, incluyendo un calentamiento radiogénico a partir el núcleo del planeta, la conversión de metano a alta presión en hidrógeno, diamante y otros hidrocarburos, la liberación de la energía potencial gravitatoria), y la convección en la baja atmósfera que hace que las ondas de gravedad rompan por encima de la tropopausa.
MAGNETOSFERA Urano y Neptuno también se asemejan en su magnetosfera, con una campo magnético fuertemente inclinado respecto a su eje de rotación a 47 ° y desplazado al menos 0.55 radios, o alrededor de 13500 kilómetros del centro físico del planeta. Antes de la llegada a Neptuno de la Voyager 2, se planteó la hipótesis de que la magnetosfera inclinada de Urano fuera el resultado de su rotación lateral. Sin embargo, por comparación de los campos magnéticos de los planetas, los científicos piensan ahora que la extrema orientación podría ser característica de los flujos en el interior de los planetas. Este campo puede ser generado por movimientos convectivos de fluidos en una cáscara esférica de líquidos conductores de la electricidad (probablemente una combinación de amoníaco, metano y agua) resultando así una dinamo. El componente del dipolo del campo magnético en el ecuador magnético de Neptuno es de aproximadamente 14microteslas (0,14G). El dipolo momento magnético de Neptuno es de unos 2,2 × 1017T m ·3 (14 microteslas ·RN3, donde RN es el radio de Neptuno). El campo magnético de Neptuno tiene una geometría compleja que incluye contribuciones relativamente grandes de componentes no dipolares, incluyendo un fuerte momento cuadripolar que puede superar en fuerza al momento dipolar. Por el contrario, la Tierra, Júpiter y Saturno tienen sólo momentos cuádruples relativamente pequeños, y sus campos son menos inclinados a partir del eje polar. El momento cuadripolar grande de Neptuno puede ser el resultado del desplazamiento desde el centro del planeta y las limitaciones geométricas de la dínamo generadora del campo. El arco de choque de Neptuno, donde la magnetosfera empieza a disminuir el viento solar, se produce a una distancia de 34,9 veces el radio del planeta. La magnetopausa, donde la presión de la magnetosfera contrarresta el viento solar, se encuentra a una distancia de 23-26,5 veces el radio de Neptuno. La cola de la magnetosfera se extiende a al menos 72 veces el radio de Neptuno, y muy probablemente mucho más lejos.
ANILLOS DE NEPTUNO
Esquema de los anillos de Neptuno. Las líneas continuas indican los anillos, las discontinuas órbitas de satélites.
Los anillos de Neptuno son un sistema de anillos planetarios muy tenues y débiles, compuestos principalmente de polvo y descubiertos en 1989 por la sonda espacial Voyager 2, que pertenecen a dicho planeta. Guardan más semejanza con los anillos de Júpiter que con los más complejos de Saturno o Urano. El sistema consta de cinco anillos que reciben el nombre de los astrónomos más relevantes en la investigación de Neptuno. Del más interior al más exterior son: Galle, Le Verrier, Lassell, Arago y Adams. Además existe un anillo coincidente con la órbita del satélite Galatea. Otros tres satélites más, Náyade, Talasa y Despina, orbitan entre los anillos haciendo la función de satélites pastores. El material de los anillos es enormemente oscuro, tratándose probablemente de compuestos orgánicos producidos por la radiación de la magnetosfera del planeta de manera similar a lo hallado en los anillos de Urano. La proporción de polvo en los anillos es alta, entre el 20 y el 70%, mientras que la profundidad óptica es baja, menos de 0,1. El anillo Adams incluye a su vez cinco arcos más brillantes que el resto del anillo denominados Fraternidad, Igualdad 1, Igualdad 2, Libertad y Coraje. Los arcos ocupan cada uno una pequeña longitud orbital del total del anillo. La estabilidad de los arcos está en discusión habiéndose detectado en 2005 un considerable adelgazamiento del arco Libertad. Es probable que la estabilidad del anillo Adams esté relacionada con el satélite Galatea. Además de estos definidos anillos existe una lámina de material extremadamente tenue que se extiende desde el anillo Le Verrier hasta el Galle y probablemente más al interior hacia Neptuno. Tres de los anillos, Le Verrier, Arago y Adams, son estrechos con anchuras de 100 km o menos. En cambio, Galle y Lassell presentan anchuras de entre 2.000 y 5.000 km.
Imagen del sistema de anillos de Neptuno obtenida por la Voyager 2.
Los anillos de Neptuno están compuestos de polvo micrométrico con una proporción de ente el 20% y el 70% del mismo por unidad de área; una densidad similar a los anillos de Júpiter, en los que el porcentaje de polvo es del 50% al 100%, y muy diferente de los de Urano o Saturno, que contienen muy escaso polvo, con menos del 0,1%. Las partículas de los anillos son de un material muy oscuro, probablemente una mezcla de hielo con compuestos orgánicos producidos por la radiación electromagnética del planeta. Presentan un color rojizo y sus albedos, tanto el geométrico, con un valor de 0,05, como el albedo de Bond, de entre 0,01 y 0,02, son muy bajos y similares a los de las partículas de polvo de los anillos de Urano y de los satélites interiores de Neptuno. Los anillos son ópticamente "delgados" y transparentes, y su profundidad óptica no excede el 0,1. En conjunto, los anillos de Neptuno son semejantes a los de Júpiter. Ambos sistemas consisten en anillos muy estrechos, débiles y polvorientos, junto a anillos más anchos pero todavía más débiles que los anteriores. Se piensa que los anillos de Neptuno, al igual que los de Urano, son relativamente jóvenes. Es probable que su edad sea significativamente menor que la del Sistema Solar. De igual modo, ambos están probablemente originados por la fragmentación y posterior colisión de los restos de uno o varios satélites interiores de Neptuno. Estos fragmentos actúan como fuentes de polvo y material de los anillos. A este respecto los anillos de Neptuno son similares a las bandas de polvo observadas por la Voyager 2 entre los anillos principales de Urano.
ANILLOS INTERIORES
Imagen tomada con una sobreexposición de 591 segundos para resaltar los anillos más débiles.
El anillo más cercano a Neptuno es el anillo Galle. Está situado entre 41.000 y 43.000 km de la superficie del planeta y tiene una anchura de aproximadamente 2.000 km. Es un anillo débil con una profundidad óptica media de alrededor de 10−4, y una profundidad equivalente de 0,15 km. Se estima que el porcentaje de polvo en el anillo se encuentra entre el 40% y el 70%. El siguiente anillo es el Le Verrier: su radio orbital es de unos 53.200 km, pero es estrecho, con unos 113 km de anchura. Su profundidad óptica normal es 0,0062 ± 0,0015, que se corresponde con una profundidad equivalente de 0,7 ± 0,2 km. El porcentaje de polvo de este anillo también está entre el 40% y el 70%. El satélite Despina orbita justo en su interior a una distancia del planeta de 52.526 km, y es probable que juegue el papel de satélite pastor, manteniendo la estabilidad del anillo. El anillo Lassell, también conocido como plateau o "planicie" en francés, es el más ancho de los anillos neptunianos. Es una fina lámina de material que ocupa el espacio entre el anillo Le Verrier, aproximadamente a 53.200 km, y el anillo Arago, a 57.200 km. Su profundidad óptica normal media es de 10−4, que se corresponde con una profundidad equivalente de 0,4 km. En este anillo la fracción de polvo es del 20% al 40%. Cerca del borde exterior del anillo se sitúa una zona donde se produce un pequeño aumento del brillo del anillo, a unos 57.200 km de Neptuno y de menos de 100 km de ancho. Se ha dado en llamar a esta banda el anillo Arago, aunque no hay unanimidad entre los astrónomos a este respecto.
ANILLO ADAMS El anillo más externo, y también el más famoso y estudiado, es el Adams, con un radio orbital de 63.930 km. Es estrecho, aproximadamente 35 km, ligeramente excéntrico e inclinado. Su profundidad óptica es de 0,011 ± 0,003, exceptuando los arcos, que se corresponden con una profundidad equivalente de 0,4 km.
Los arcos del anillo Adams: de izquierda a derecha, Fraternidad, Igualdad, Libertad), más el anillo Le Verrier hacia el interior.
La fracción de polvo es del 20% al 40%; menor que en los otros anillos de su anchura. El satélite Galatea orbita justo en el interior del anillo, a 61.953 km de Neptuno, y actúa como un satélite pastor que mantiene las partículas del anillo en un estrecho margen de radio orbital debido a una resonancia 42:43 entre ella y el anillo. La influencia gravitatoria de Galatea produce 42 ondas radiales en el anillo Adams de 30 km aproximadamente que han sido usadas para inferir la masa de Galatea.
Arcos del anillo Adams Las partes más brillantes del anillo Adams, los arcos que están contenidos en él, fueron los primeros elementos de los anillos neptunianos en ser descubiertos. En estos arcos las partículas que los conforman están más amalgamadas que en el resto del anillo. Se conocen cinco arcos que ocupan un estrecho segmento de longitud desde 247º hasta 294º. En 1986 los arcos estaban situados de la siguiente manera: Fraternidad, el anillo más largo y brillante, desde 247º hasta 257º; Igualdad 1, entre 261º y 264º; Igualdad 2, entre 265º y 266º; Libertad, entre 276º y 280º y Coraje, el más débil y corto, entre 284,5º y 288,5º. Las profundidades ópticas normales de los arcos se estiman en el rango entre 0,03-0,09, obteniéndose 0,034 ± 0,005 para el borde delantero del arco Libertad, medido en una ocultación estelar. Los anchos radiales son aproximadamente los mismos que los del resto del anillo, aproximadamente 30 km. La fracción de polvo en los arcos oscila entre el 40% y el 70%. Los arcos del anillo Adams son semejantes al arco presente en el anillo G de Saturno. La mayor resolución de las imágenes de la Voyager 2 revelaron un amalgamiento pronunciado en los arcos, con una separación media entre las diferentes masas de entre 0,1º y 0,2º que corresponde con entre 100 y 200 km a lo largo del anillo. Debido a la resolución de las imágenes de las masas, no se conoce si contienen o no cuerpos mayores, que están asociadas con seguridad con concentraciones de polvo microscópico como evidencia su mejora de brillo cuando están iluminadas por detrás por el sol. Los arcos son estructuras bastante estables. Fueron detectados desde la Tierra por medio de ocultaciones estelares en los años 80, por la Voyager 2 en 1989 y por el Telescopio espacial Hubble y otros telescopios terrestres entre 1997 y 2005 y permanecen aproximadamente en las mismas posiciones de longitud orbital. En cualquier caso se han detectado algunos cambios. El brillo total de los arcos ha decrecido desde 1986. El arco Coraje ha saltado 8º hasta los 294º, probablemente debido a que se ha resituado en la siguiente posición de resonancia estable coorbital, mientras que el arco Libertad casi había desaparecido en 2005. Los arcos Fraternidad e Igualdad 1 y 2 han mostrado variaciones irregulares en sus brillos relativos. Su dinámica observada está probablemente relacionada con el intercambio de polvo entre ellos. Coraje, un arco muy débil durante el sobrevuelo de la Voyager 2, aumentó su brillo en 1998 mientras que recientemente ha vuelto a sus valores habituales. Las observaciones en la banda de luz visible muestran que la cantidad de material total en los arcos ha permanecido aproximadamente constante, pero son más débiles en el infrarrojo que en observaciones anteriores.
OBSERVACIÓN CLÁSICA DE NEPTUNO
Descubrimiento Los dibujos de Galileo muestran que Neptuno fue observado por primera vez el 28 de diciembre de 1612, y nuevamente el 27 de enero de 1613; En ambas ocasiones, Galileo confundió Neptuno con una estrella cercana a Júpiter en el cielo nocturno.
Urbain Le Verrier.
En 1821, Alexis Bouvard publicó en sus tablas astronómicas la órbita de Urano. Las observaciones revelaron perturbaciones sustanciales, que llevaron a Bouvard a lanzar la hipótesis de que la órbita de Urano debía estar siendo perturbada por algún otro cuerpo. En 1843, John Couch Adams calculó la órbita de un octavo planeta en función de las anomalías observadas en la órbita de Urano. Envió sus cálculos a Sir George Airy, el Astrónomo Real, quien pidió más información. Adams comenzó a redactar una respuesta, pero nunca llegó a enviarla. Urbain Le Verrier, el matemático codescubridor de Neptuno, en 1846, independientemente de Adams, produce sus propios cálculos. En el mismo año, John Herschel comenzó a abogar por el enfoque matemático y persuadió a James Challis para buscar el planeta propuesto por Le Verrier. Después de muchas dilaciones, Challis empezó su búsqueda, reacio, en julio de 1846. Sin embargo, en el ínterin, Le Verrier había convencido a Johann Gottfried Galle para buscar el planeta. Neptuno fue descubierto esa misma noche, el 23 de septiembre de 1846, donde Le Verrier había predicho que se encontraría. Challis más tarde se dio cuenta de que había observado previamente el planeta dos veces en agosto, sin advertirlo.
Jonh Couch Adams
A raíz del descubrimiento, hubo mucha rivalidad nacionalista entre los franceses y los británicos sobre quién tenía prioridad y merecía crédito por el descubrimiento. Finalmente surgió un consenso internacional sobre que tanto Le Verrier como Adams conjuntamente lo merecían. Sin embargo, la cuestión está siendo reevaluada por los historiadores con el redescubrimiento, en 1998, de los "Documentos de Neptuno" (documentos históricos del Observatorio Real de Greenwich), que al parecer habían sido objeto de apropiación indebida por el astrónomo Olin Eggen durante casi tres décadas y sólo redescubiertos inmediatamente después de su muerte. Después de la revisión de los documentos, algunos historiadores indican que Adams no merece crédito en igualdad con Le Verrier.
Nombre Poco después de su descubrimiento, Neptuno fue llamado, simplemente, "el planeta que le sigue a Urano" o "el planeta de Le Verrier". La primera sugerencia de un nombre provenía de Galle, quien propuso el nombre de Janus. En Inglaterra, Challis presentó el nombre de Océano. En Francia, Arago propuso que el nuevo planeta se llamara Leverrier, una sugerencia que no fue bien recibida fuera de Francia.
Mientras tanto, en ocasiones separadas e independientes, Adams propuso cambiar el nombre de Urano por el de Georgia, mientras que Le Verrier sugirió Neptuno para el nuevo planeta. Struve salió en favor de ese nombre el 29 de diciembre de 1846, en la Academia de Ciencias de San Petersburgo. En la mitología romana, Neptuno era el dios del mar, identificado con el griego Poseidón. La demanda de un nombre mitológico parecía estar en consonancia con la nomenclatura de los otros planetas, todos los cuales, con excepción de Urano, fueron nombrados en función de deidades romanas.
Estatus Desde su descubrimiento hasta 1930, Neptuno fue el planeta conocido más lejano. Con el descubrimiento de Plutón en 1930, Neptuno se convirtió en el penúltimo planeta, a salvo durante un periodo de 20 años entre 1979 y 1999 cuando Plutón cayó dentro de su órbita. No obstante, el descubrimiento del cinturón de Kuiper en 1992 llevó a muchos astrónomos a debatir si Plutón debía considerarse un planeta en su propio derecho o parte de la estructura más grande del cinturón. En 2006, la Unión Astronómica Internacional definió la palabra «planeta» por primera vez, reclasificando Plutón como un «planeta enano» y haciendo a Neptuno de nuevo el último planeta en el Sistema Solar.
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