Durant molt de temps, els anells semblaven una característica reservada als grans planetes del sistema solar. Saturn és l'exemple més conegut, però Júpiter, Urà i Neptú també tenen els seus. Aquesta idea va canviar quan els astrònoms van descobrir que Cariclo, un petit objecte de tot just 250 quilòmetres de diàmetre, també estava envoltat per dos anells estrets.
Ara, noves observacions del telescopi espacial James Webb mostren que aquests anells no són tan estables com es pensava.
L'anell interior s'ha tornat més opac, mentre que l'exterior produeix un senyal més feble que en observacions anteriors. La causa encara no és clara i els investigadors consideren diverses possibilitats, des de canvis reals en la distribució del material fins a diferències relacionades amb les longituds d'ona utilitzades en cada mesurament.
Cariclo pertany als anomenats centaures, una població de petits cossos que orbiten entre els planetes gegants. En el seu cas, recorre una trajectòria entre Saturn i Urà i es troba a milers de milions de quilòmetres de la Terra.
El James Webb va detectar canvis en els dos anells
Els anells de Cariclo van ser descoberts el 2013 i des de llavors s'han estudiat principalment mitjançant ocultacions estel·lars.
La tècnica consisteix a observar què passa quan Cariclo passa per davant d'una estrella distant. Encara que l'objecte i els seus anells són massa petits per obtenir-ne una imatge detallada, en creuar-se davant de l'estrella bloquegen una petita part de la seva llum. Cada descens en la brillantor permet mesurar la posició, l'ample i l'opacitat dels anells.
El 18 d'octubre de 2022, un equip liderat per l'Instituto de Astrofísica de Andalucía, del CSIC, va utilitzar el James Webb per observar un d'aquests esdeveniments. Va ser a més la primera ocultació estel·lar específicament prevista i observada amb èxit pel telescopi.
Per aconseguir-ho era necessari conèixer amb enorme precisió la posició de Cariclo, de l'estrella situada darrere i del mateix Webb, que es mou al voltant del punt de Lagrange L2, a aproximadament 1,5 milions de quilòmetres de la Terra.
En comparar aquestes dades amb observacions realitzades durant la dècada anterior, va aparèixer la sorpresa. L'anell interior, conegut com a C1R, bloquejava ara una quantitat més gran de llum, cosa que indica una opacitat més elevada. L'exterior, C2R, mostrava el comportament contrari i semblava més tènue.
La posició general d'ambdós anells no ha canviat de forma dràstica. El que sembla haver variat és la quantitat o la distribució del material que contenen.
El resultat se suma a altres descobriments recents del telescopi que mostren com objectes aparentment ben coneguts poden amagar comportaments difícils d'explicar. A El Nacional ja vam veure com el James Webb va descobrir una estranya estructura en forma d'S la formació de la qual encara desconcertava els astrònoms.
Encara no és clar què està provocant el canvi
El resultat és especialment interessant perquè els sistemes d'anells al voltant de petits cossos es consideraven estructures relativament estables. La nova investigació suggereix que aquesta imatge pot ser massa senzilla.
Una possibilitat és que el material de l'anell interior s'estigui redistribuint o concentrant. Col·lisions entre partícules, ressonàncies gravitatòries o altres processos dinàmics podrien modificar la seva estructura amb més rapidesa de l'esperada.
A l'anell exterior podria estar passant una cosa diferent. El seu senyal més feble podria indicar una pèrdua o dispersió de partícules.
No obstant això, els autors mantenen una cautela important. Les observacions anteriors i les realitzades pel James Webb no sempre van utilitzar les mateixes longituds d'ona, per la qual cosa una part de la diferència podria deure's a com responen les partícules de l'anell a diferents tipus de llum.
Per això encara no pot afirmar-se que tot el canvi observat correspongui a una transformació física real del sistema.
Faran falta noves ocultacions, models dinàmics i observacions comparables entre si per determinar quan està canviant realment Cariclo i quin mecanisme ho està provocant.
Aquest tipus de resultats està obligant a revisar el que se sap sobre petits cossos del sistema solar. A El Nacional també hem explicat com altres objectes observats pel James Webb han mostrat característiques inesperades que obliguen a replantejar la seva evolució.
Els seus anells són massa petits per fotografiar-los directament
Un dels aspectes més curiosos de l'estudi és que el James Webb no pot prendre una imatge en la qual els dos anells de Cariclo apareguin clarament resolts. Són massa estrets i estan massa lluny.
L'ocultació estel·lar permet esquivar aquest problema utilitzant una estrella com a font de llum de fons. Quan Chariklo passa per davant, cada anell produeix una petita caiguda addicional en la brillantor de l'estrella i deixa una signatura que es pot mesurar amb gran precisió.
Durant l'observació del 2022, Chariklo es desplaçava respecte al Webb a només uns 2,5 quilòmetres per segon, una velocitat relativa especialment baixa que va permetre obtenir informació molt detallada sobre l'estructura dels anells.
La planificació també va dependre d'altres instruments i missions. La posició de l'estrella es va calcular gràcies a les dades de Gaia, mentre que els investigadors van haver de predir amb precisió tant l'òrbita de Chariklo com la posició del James Webb en el moment de l'esdeveniment.
Mètodes indirectes com aquest permeten estudiar estructures que serien pràcticament invisibles fins i tot per als telescopis més potents. A El Nacional ja hem vist com el James Webb utilitza aquest tipus d'observacions per extreure informació d'objectes que no pot fotografiar de forma convencional.
L'interès de la troballa va més enllà de Chariklo. Si un sistema d'anells al voltant d'un cos petit pot evolucionar de forma apreciable en pocs anys, aquests entorns podrien ser molt més dinàmics del que indicaven els models anteriors.
El James Webb ha permès detectar aquesta evolució. La següent tasca serà esbrinar què està reorganitzant el material al voltant d'aquest petit món situat entre Saturn i Urà.