Configurar un horario diario para Saturno no es tan fácil como podría pensar.
Las mediciones que se hicieron usando una nave espacial Cassini de la NASA mostraron que un planeta anillado tiene un día más largo de lo que se pensaba anteriormente. Los primeros cálculos de la duración del día en Saturno se realizaron hace más de 20 años con el aparato Voyager 2. Para medir con mayor precisión la velocidad de rotación de Saturno, un grupo de científicos utilizó un enfoque matemático basado en mediciones del campo gravitatorio del planeta.
"Aunque una imprecisión de 15 minutos puede parecer pequeña en comparación con aproximadamente 10, 5 horas, durante las cuales Saturno gira alrededor de su eje, es importante saber su velocidad", dijo Ravit Helled, un experto en la Universidad de Tel Aviv en Israel. "Conocer el período de rotación es importante para comprender mejor la dinámica de la atmósfera y la estructura interna del planeta".
Misterios de apelación
Cuando la Voyager 2 visitó Saturno en 1981, sus mediciones mostraron que el planeta hace una revolución en 1 hora y 39 minutos. Pero cuando Cassini voló por primera vez a Saturno a principios de la década de 2000, resultó que el período orbital era de 10 horas y 47 minutos, y este valor cambiaba con cada nueva medición.
Los gigantes gaseosos, como Saturno, no tienen una superficie dura, por lo que los científicos deben buscar otros enfoques. Voyager y Cassini utilizaron el método para medir la emisión de radio, pero debido a que las lecturas estaban cambiando constantemente, fue declarado insostenible.
La emisión de radio no es el único método para medir la rotación de los planetas gaseosos. Para los planetas cuyo polo magnético no coincide con el eje de rotación, las mediciones del campo magnético pueden ayudar a descubrir qué tan rápido gira el planeta. Sin embargo, el campo magnético de Saturno coincide con el eje de rotación, por lo que no se le puede aplicar este método. La tercera forma es medir la rapidez con que una nube en la atmósfera de Saturno gira alrededor del planeta. Sin embargo, la velocidad de la nube no necesariamente coincidirá con la velocidad de rotación del planeta, lo que hace que este método sea controversial.
Helled y su equipo decidieron usar un enfoque más matemático para medir la velocidad de rotación de Saturno. El equipo calculó el período de rotación utilizando coeficientes que representan la parte interna del planeta, y luego buscó un valor de período de rotación que se ajuste a la mayoría de los cálculos.
"No queríamos que el período calculado estuviera completamente asociado con la estructura interna, por lo que tomamos en cuenta muchas de las posibilidades en su rango físico", dijo Helled. "Hay muchos significados de la velocidad de conversión, pero encontramos que todos tienden a tener el mismo valor".
El valor teórico del período orbital fue de 10 horas y 33 minutos, que se correlacionó bien con los resultados de las mediciones anteriores.
Prueba teórica
Los nuevos cálculos se basaron en el campo magnético medido con precisión del planeta. Cuando Cassini voló alrededor de Saturno, midió el impacto del planeta en una nave espacial, determinando el aumento o la disminución de la gravedad. Si bien los cambios en la gravedad se basan en cambios en la estructura interna, el enfoque matemático del equipo tomó en cuenta las diferencias en la estructura interna que afectan la información sobre el campo gravitatorio.
"La ventaja de nuestro método es que toma en cuenta la estructura interna específica de Saturno, no se basa en la trayectoria de la nube dependiente del viento y nos permite tener en cuenta un amplio rango de valores dentro de las propiedades físicas medidas del planeta y sus incertidumbres", dijo Helled. Para aclarar los cálculos, el equipo también usó medidas de la planitud del planeta. El aplanamiento surge del hecho de que los cuerpos giratorios casi nunca son esferas ideales; cuanto más rápido giran, más se extienden a lo largo del ecuador. Helled, sin embargo, recalcó que los vientos también afectan la llanura; los vientos fuertes en el ecuador la aumentan.
Después de los cálculos teóricos de la tasa de circulación de Saturno, el equipo cambió a Júpiter, cuya velocidad de circulación es bien conocida. Usando el mismo enfoque matemático, los investigadores obtuvieron un valor teórico de la velocidad de circulación, que coincide con el real. Este resultado confirmó su método. Helled considera que los resultados de su trabajo en Júpiter son "muy inspiradores".
La nueva y precisa determinación de la velocidad de circulación de Saturno ayudará a los científicos a determinar la estructura externa e interna del planeta. Ayudará a conocer la estructura del disco protoplanetario desde el cual se formaron los planetas, y también a comprender el proceso de formación de los gigantes gaseosos. También puede ayudar en el estudio de la dinámica atmosférica.
"Este valor de la velocidad de Saturno confirma que la estructura de los vientos latitudinales es más simétrica y contiene los huracanes del este y del oeste, como vemos en Júpiter", dijo Helled.
