Neptuno

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Neptuno

Neptuno, tercer planeta más masivo del sistema solar y el octavo y más alejado del Sol. Debido a su gran distancia de la Tierra, no puede verse a simple vista. Con un pequeño telescopio, aparece como un diminuto y tenue disco azul verdoso. Se designa con el símbolo ♆.

Neptuno lleva el nombre del dios romano del mar, que se identifica con la deidad griega Poseidón, hijo del titán Cronos (el dios romano Saturno) y hermano de Zeus (el dios romano Júpiter). Es el segundo planeta que se ha encontrado mediante un telescopio. Su descubrimiento, en 1846, fue una notable combinación de la aplicación de la sólida física newtoniana y la creencia en un esquema numerológico que más tarde se demostró científicamente infundado (véase más abajo el descubrimiento de Neptuno). La órbita de Neptuno es casi perfectamente circular; como resultado, su distancia al Sol varía comparativamente poco a lo largo de su período de revolución de casi 164 años. Aunque la distancia media al Sol del planeta enano Plutón es mayor que la de Neptuno, su órbita es tan excéntrica (alargada) que durante unos 20 años de cada revolución Plutón está realmente más cerca del Sol que Neptuno.

Neptuno tiene casi cuatro veces el tamaño de la Tierra, pero es ligeramente más pequeño que Urano, lo que lo convierte en el más pequeño en diámetro de los cuatro planetas gigantes o jovianos. Sin embargo, es más masivo que Urano, ya que su densidad es aproximadamente un 25% mayor. Al igual que los demás planetas gigantes, Neptuno está formado principalmente por hidrógeno, helio, agua y otros compuestos volátiles, junto con material rocoso, y no tiene una superficie sólida. Recibe menos de la mitad de luz solar que Urano, pero el calor que escapa de su interior hace que Neptuno sea ligeramente más cálido que Urano. El calor liberado puede ser también el responsable de las tormentas en la atmósfera de Neptuno, que exhibe los vientos más rápidos vistos en cualquier planeta del sistema solar.

Neptuno tiene 14 lunas (satélites naturales), de las cuales sólo dos habían sido descubiertas antes de que la nave Voyager 2 pasara por delante del planeta en 1989, y un sistema de anillos, que no había sido confirmado hasta la visita de la Voyager. Al igual que en el caso de Urano, la mayor parte de lo que los astrónomos saben sobre Neptuno, incluido su periodo de rotación y la existencia y características de su campo magnético y magnetosfera, se aprendió a partir de un único encuentro con la nave espacial.Entre las Líneas En los últimos años, los nuevos conocimientos sobre el sistema neptuniano han sido el resultado de los avances en la tecnología de observación desde la Tierra.

Datos astronómicos básicos

Con un periodo orbital de 164,79 años, Neptuno sólo ha dado una vuelta al Sol desde su descubrimiento en septiembre de 1846.

Una Conclusión

Por lo tanto, los astrónomos prevén perfeccionar el cálculo de su tamaño y forma orbital hasta bien entrado el siglo XXI. El encuentro de Voyager 2 con Neptuno dio lugar a una pequeña revisión al alza de la distancia media estimada del planeta al Sol, que ahora se cree que es de 4.498.250.000 km. Su excentricidad orbital de 0,0086 es la segunda más baja de los planetas; sólo la órbita de Venus es más circular. El eje de rotación de Neptuno está inclinado hacia su plano orbital en 29,6°, algo más que los 23,4° de la Tierra. Al igual que en la Tierra, la inclinación axial da lugar a las estaciones en Neptuno y, debido a la circularidad de la órbita de Neptuno, las estaciones (y las estaciones de sus lunas) tienen una duración casi igual, cada una de ellas de casi 41 años.

El período de rotación de Neptuno se estableció cuando el Voyager 2 detectó ráfagas de radio asociadas al campo magnético del planeta y que tenían un período de 16,11 horas. Se dedujo que este valor era el periodo de rotación a nivel del interior del planeta, donde el campo magnético está arraigado. El diámetro ecuatorial de Neptuno, medido al nivel de presión de un bar (la presión de la atmósfera terrestre a nivel del mar), es de 49.528 km, lo que supone sólo un 3% menos que el diámetro de Urano. Debido al aplanamiento de los polos causado por la rotación relativamente rápida del planeta, el diámetro polar de Neptuno es 848 km menos que su diámetro en el ecuador. Aunque Neptuno ocupa un poco menos de volumen que Urano, debido a su mayor densidad-1,64 gramos por centímetro cúbico, frente al 1,3 de Urano- la masa de Neptuno es un 18% mayor. Para conocer otros datos orbitales y físicos de Neptuno, véase la tabla.

La atmósfera

Al igual que los demás planetas gigantes, la atmósfera exterior de Neptuno está compuesta predominantemente por hidrógeno y helio. Cerca del nivel de presión de un bar en la atmósfera, estos dos gases aportan casi el 98% de las moléculas atmosféricas. La mayor parte de las moléculas restantes está formada por gas metano. El hidrógeno y el helio son casi invisibles, pero el metano absorbe fuertemente la luz roja. Por ello, la luz solar que se refleja en las nubes de Neptuno sale de la atmósfera sin la mayor parte de los colores rojos, por lo que tiene una tonalidad azulada. Aunque el color azul verdoso de Urano también es el resultado del metano atmosférico, el color de Neptuno es un azul más vivo y brillante, presumiblemente un efecto de la presencia de un gas atmosférico no identificado.

La temperatura de la atmósfera de Neptuno varía con la altitud. Una temperatura mínima de unos 50 kelvins (K; -370 °F, -223 °C) se produce a una presión cercana a los 0,1 bares. La temperatura aumenta con la disminución de la presión -es decir, con el aumento de la altitud- hasta unos 750 K (890 °F, 480 °C) a una presión de una cienmillonésima parte de un bar, lo que corresponde a una altitud de 2.000 km (1.240 millas) medida desde el nivel de un bar, y permanece uniforme por encima de esa altitud. Las temperaturas también aumentan con el aumento de la profundidad por debajo del nivel de 0,1 bar hasta unos 7.000 K (12.000 °F, 6.700 °C) cerca del centro del planeta, donde la presión puede alcanzar los cinco megabares. La cantidad total de energía irradiada por Neptuno equivale a la de una esfera no reflectante del mismo tamaño con una temperatura uniforme de 59,3 K (-353 °F, -214 °C). Esta temperatura se denomina temperatura efectiva.

Neptuno está más de un 50% más lejos del Sol que Urano, por lo que recibe menos de la mitad de luz solar que éste. Sin embargo, las temperaturas efectivas de estos dos planetas gigantes son casi iguales. Urano y Neptuno reflejan -y por tanto deben absorber- aproximadamente la misma proporción de la luz solar que les llega. Como resultado de procesos que no se comprenden del todo, Neptuno emite más del doble de la energía que recibe del Sol. La energía añadida se genera en el interior de Neptuno. Urano, por el contrario, tiene poca energía que se escapa de su interior.

En el nivel de referencia de un bar, la temperatura media de la atmósfera de Neptuno es de aproximadamente 74 K (-326 °F, -199 °C). Las temperaturas atmosféricas son algunos grados más cálidas en el ecuador y los polos que en las latitudes medias. Esto es probablemente una indicación de que las corrientes de aire ascienden cerca de las latitudes medias y descienden cerca del ecuador y los polos. Este flujo vertical puede extenderse a grandes alturas dentro de la atmósfera. Cerca de las cimas de las nubes existe un sistema de vientos horizontales más confinados verticalmente. Al igual que en los demás planetas gigantes, la circulación atmosférica de Neptuno presenta un flujo zonal: los vientos se limitan a soplar generalmente a lo largo de líneas de latitud constante (este-oeste) y son relativamente invariables con el tiempo. Los vientos en Neptuno oscilan entre unos 100 metros por segundo (360 km [220 millas] por hora) en dirección este (retrógrados, o en la misma dirección que el giro del planeta) cerca de la latitud 70° S hasta 700 metros por segundo (2.520 km [1.570 millas] por hora) en dirección oeste (retrógrados, o en sentido contrario al giro del planeta) cerca de la latitud 20° S.

Los fuertes vientos y la cantidad relativamente grande de calor interno que se escapa pueden ser responsables de la turbulencia observada en la atmósfera visible de Neptuno por el Voyager 2. Dos grandes óvalos oscuros fueron claramente visibles en las imágenes de la Voyager del hemisferio sur de Neptuno. El más grande, llamado la Gran Mancha Oscura por su similitud en latitud y forma con la Gran Mancha Roja de Júpiter, es comparable a la Tierra en tamaño (examine más sobre todos estos aspectos en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). Fue cerca de este sistema de tormentas donde se midieron las mayores velocidades de viento. La Gran Mancha Roja de Júpiter se ha visto en los telescopios terrestres desde hace más de 150 años. Por analogía, se esperaba que la Gran Mancha Oscura de Neptuno tuviera una duración similar. Por ello, los científicos se sorprendieron por su ausencia en las imágenes de Neptuno obtenidas por el telescopio espacial Hubble en órbita terrestre en 1991, sólo dos años después del sobrevuelo de las Voyager, al igual que por la aparición de una mancha oscura comparable en el hemisferio norte de Neptuno en 1994. Los rasgos brillantes de las nubes que se ven en las imágenes de las Voyager son aún más transitorios; pueden ser nubes de hielo de metano creadas por fuertes movimientos ascendentes de bolsas de gas de metano hacia altitudes más altas y frías en la atmósfera, donde el gas se condensa luego en cristales de hielo.

Neptuno es el único planeta gigante que muestra sombras de nubes dispersas altas sobre un banco de nubes más bajo y continuo. Las nubes más altas, probablemente compuestas por cristales de hielo de metano, se sitúan generalmente entre 50 y 100 km por encima de la cubierta de nubes principal, que puede estar compuesta por cristales de hielo de amoníaco o sulfuro de hidrógeno. Al igual que los demás planetas gigantes, se cree que Neptuno posee capas de nubes a niveles más profundos, por debajo de los visibles para los instrumentos de teledetección del Voyager, pero su composición depende de las cantidades relativas de gases compuestos de azufre y nitrógeno. Se espera que las nubes de hielo de agua se produzcan a profundidades dentro de la atmósfera de Neptuno donde la presión supera los 100 bares.

El campo magnético y la magnetosfera

Neptuno, como la mayoría de los otros planetas del sistema solar, posee un campo magnético generado internamente, detectado por primera vez en 1989 por el Voyager 2. Al igual que el campo magnético de la Tierra, el de Neptuno puede representarse aproximadamente por el de un dipolo (similar a una barra magnética), pero su polaridad es esencialmente opuesta a la del campo actual de la Tierra. Una brújula magnética en Neptuno apuntaría hacia el sur en lugar de hacia el norte. Se cree que el campo de la Tierra se genera por las corrientes eléctricas que fluyen en su núcleo de hierro líquido, y las corrientes eléctricas que fluyen dentro de los núcleos exteriores de hidrógeno metálico líquido en Júpiter y Saturno pueden ser igualmente la fuente de sus campos magnéticos. Los campos magnéticos de la Tierra, Júpiter y Saturno están relativamente bien centrados dentro de los respectivos planetas y alineados a unos 12° de los ejes de rotación planetaria. Urano y Neptuno, por el contrario, tienen campos magnéticos que están inclinados respecto a sus ejes de rotación en casi 59° y 47°, respectivamente. Además, los campos no están bien centrados internamente. El campo de Urano está desplazado un 31% del radio del planeta. El campo de Neptuno, con un desplazamiento del 55% del radio, está centrado en una parte del interior que está más cerca de las cimas de las nubes que del centro del planeta.

Más Información

Las inusuales configuraciones de los campos magnéticos de Urano y Neptuno han llevado a los científicos a especular con la posibilidad de que estos campos se generen en procesos que tienen lugar en las capas superiores de los interiores planetarios. (Véase también Urano: El campo magnético y la magnetosfera).

El campo magnético de Neptuno (y de los demás planetas) tiene aproximadamente la forma de una manzana, con el extremo del tallo y el extremo opuesto orientados en las direcciones de los polos magnéticos. El viento solar, una corriente de partículas cargadas eléctricamente que fluye hacia el exterior desde el Sol, distorsiona esa forma regular, comprimiéndola en el lado del planeta hacia el Sol y estirándola en una larga cola en dirección contraria al Sol. Dentro del campo magnético quedan atrapadas partículas cargadas, predominantemente protones y electrones. La región del espacio dominada por el campo magnético de Neptuno y las partículas cargadas se denomina magnetosfera. Debido a la gran inclinación del campo magnético de Neptuno, las partículas atrapadas en la magnetosfera son barridas repetidamente por las órbitas de las lunas y los anillos. Muchas de estas partículas pueden ser absorbidas por las lunas y el material de los anillos, vaciando efectivamente de la magnetosfera una gran fracción de su contenido de partículas cargadas. La magnetosfera de Neptuno está poblada por menos protones y electrones por unidad de volumen que la de cualquier otro planeta gigante. Cerca de los polos magnéticos, las partículas cargadas de la magnetosfera pueden viajar a lo largo de las líneas del campo magnético hasta la atmósfera. Al colisionar con los gases que allí se encuentran, provocan la fluorescencia de éstos, dando lugar a las clásicas, aunque débiles, auroras.

Estructura y composición interior

Aunque Neptuno tiene una densidad media ligeramente inferior al 30% de la de la Tierra, es el más denso de los planetas gigantes. Esto implica que un mayor porcentaje del interior de Neptuno está compuesto por hielos fundidos y materiales rocosos fundidos que en el caso de los demás planetas gigantes.

La distribución de estos elementos y compuestos más pesados es poco conocida.

Informaciones

Los datos del Voyager 2 sugieren que es poco probable que Neptuno tenga un núcleo interno distinto de materiales rocosos fundidos rodeado por un núcleo externo de hielos fundidos de metano, amoníaco y agua. La rotación relativamente lenta de 16,11 horas medida por el Voyager fue aproximadamente una hora más larga de lo que cabría esperar de un modelo interior en capas. Los científicos han llegado a la conclusión de que los compuestos y elementos más pesados, en lugar de estar condensados de forma centralizada, pueden estar repartidos de forma casi uniforme por el interior.Entre las Líneas En este aspecto, como en muchos otros, Neptuno se parece mucho más a Urano que a los gigantes mayores Júpiter y Saturno. (Para una discusión adicional de los modelos estratificados y mixtos en su aplicación al interior de Urano, véase Urano: El interior).

La gran fracción del presupuesto total de calor de Neptuno derivada del interior del planeta no implica necesariamente que Neptuno sea más caliente en su centro que Urano. Es posible que las múltiples capas estratificadas de la atmósfera profunda de Urano sirvan para aislar el interior, atrapando en el planeta la radiación que escapa más fácilmente de Neptuno.

Más Información

Las imágenes de Urano desde la Tierra a medida que Urano se acerca a un equinoccio y, por tanto, cuando el Sol comienza a iluminar las regiones ecuatoriales de forma más directa, parecen mostrar una atmósfera cada vez más activa. Esto puede implicar que la actividad atmosférica discreta tanto en Urano como en Neptuno depende más de la radiación solar que de las cantidades relativas de calor que escapan del interior.

Evolución

En el modelo más aceptado de la formación del sistema solar, el Modelo de Niza (llamado así por la ciudad francesa donde se postuló por primera vez), los cuatro planetas gigantes -Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno- orbitaban entre 5 y 17 unidades astronómicas (1 unidad astronómica es unos 150 millones de km, la distancia media de la Tierra al Sol). Los planetas estaban en resonancias orbitales. Por ejemplo, si Neptuno estaba en la resonancia 3:4, por cada tres veces que Neptuno orbitaba alrededor del Sol, Urano orbitaba cuatro. Los planetas orbitaban en un disco de planetesimales, pequeños cuerpos sobrantes de la formación del sistema solar.

Más Información

Las interacciones gravitatorias con estos planetesimales, de los cuales varios cientos tenían el tamaño del planeta enano Plutón, sacaron a los planetas de sus resonancias orbitales y aumentaron la excentricidad de sus órbitas. Las órbitas de los planetas se volvieron inestables y Saturno, Urano y Neptuno emigraron hacia el exterior hasta sus posiciones actuales.Entre las Líneas En algunas simulaciones, Urano y Neptuno incluso cambiaron de posición. (Júpiter migró ligeramente hacia el interior.) El disco planetesimal se dispersó, lo que provocó el Bombardeo Pesado Tardío, un evento de fuerte craterización en los planetas terrestres interiores que ocurrió hace unos cuatro mil millones de años. Un pequeño remanente del disco se convirtió en el cinturón de Kuiper, y algunos planetesimales fueron capturados, convirtiéndose en los asteroides troyanos de Neptuno (ver más abajo Lunas).

Lunas y anillos de Neptuno

Neptuno tiene al menos 14 lunas y seis anillos estrechos conocidos. Cada una de las innumerables partículas que constituyen los anillos puede considerarse una pequeña luna en su propia órbita. Las cuatro lunas más cercanas al planeta orbitan dentro del sistema de anillos, donde al menos algunas de ellas pueden interactuar gravitatoriamente con las partículas de los anillos, evitando que se dispersen.

Lunas

Antes del encuentro de la Voyager 2, las únicas lunas conocidas de Neptuno eran Tritón, descubierta visualmente a través de un telescopio en 1846, y Nereida, descubierta en fotografías telescópicas más de un siglo después, en 1949. (Las lunas de Neptuno llevan el nombre de figuras de la mitología griega que suelen estar relacionadas con Poseidón [el dios romano Neptuno] o con el agua). Con un diámetro casi igual al de la Luna de la Tierra, Tritón es, con diferencia, el mayor satélite de Neptuno -más de seis veces el tamaño de su mayor hermano conocido, Proteo, descubierto por el Voyager 2 en 1989. Tritón es la única luna grande del sistema solar que viaja alrededor de su planeta de forma retrógrada. Además, mientras que las órbitas de las lunas más grandes del sistema solar están inclinadas menos de unos 5° respecto al ecuador de su planeta, la órbita de Tritón está inclinada más de 157° respecto al ecuador de Neptuno. Nereida, que gira más de 15 veces más lejos de Neptuno en promedio que Tritón, tiene la órbita más excéntrica de todas las lunas conocidas.Entre las Líneas En su mayor distancia, Nereida está casi siete veces más lejos de Neptuno que en su menor distancia. Incluso en su máxima aproximación, Nereida está casi cuatro veces más lejos que Tritón.

En 1989 las observaciones de la Voyager añadieron al sistema de Neptuno seis lunas hasta entonces desconocidas. Todas están a menos de la mitad de la distancia de Tritón a Neptuno y son lunas regulares, es decir, viajan en órbitas prógradas y casi circulares que se sitúan cerca del plano ecuatorial de Neptuno.Entre las Líneas En 2002-03 se descubrieron otras cinco lunas diminutas, cuyo radio se estima en unos 15-30 km, en observaciones realizadas desde la Tierra. Son irregulares, con órbitas muy excéntricas e inclinadas en grandes ángulos con respecto al ecuador del planeta; tres orbitan en sentido retrógrado. Sus distancias medias con respecto a Neptuno se sitúan aproximadamente entre 15 y 48 millones de kilómetros, muy lejos de la órbita de Nereida.Entre las Líneas En 2013 se descubrió una pequeña luna, Hippocamp, de unos 17 km de radio, en una imagen del telescopio espacial Hubble. Su órbita fue rastreada en imágenes de archivo desde 2004. Orbita entre Larissa y Proteus, dos lunas descubiertas por el Voyager.

De los seis descubrimientos de la Voyager, todos, excepto Proteus, orbitan alrededor de Neptuno en menos tiempo del que tarda el planeta en girar.

Una Conclusión

Por lo tanto, para un observador situado cerca de las cimas de las nubes de Neptuno, estos cinco parecerían salir por el oeste y ponerse por el este. El Voyager observó dos de sus descubrimientos, Proteus y Larissa, lo suficientemente cerca como para detectar tanto su tamaño como su forma aproximada. Ambos cuerpos tienen una forma irregular y parecen tener superficies fuertemente craterizadas. Los tamaños de los otros cuatro se han estimado a partir de una combinación de imágenes lejanas y de sus brillos, basándose en la suposición de que reflejan aproximadamente la misma cantidad de luz que Proteus y Larissa, alrededor del 7 por ciento. Proteus, con un radio medio de unos 208 km, es un poco mayor que Nereida, con un radio medio de unos 170 km. Las otras cinco lunas son mucho más pequeñas, cada una con un radio medio de menos de 100 km.

La Voyager no observó a Nereida de cerca, pero los datos de la sonda indican que tiene una forma casi esférica. El Voyager no detectó grandes variaciones de brillo a medida que Nereida giraba. Aunque la nave no pudo determinar un período de rotación, la órbita altamente elíptica de la luna hace improbable que esté en rotación sincrónica, es decir, que sus períodos de rotación y orbital sean iguales. El periodo de rotación de Tritón es sincrónico, y los de las otras lunas interiores de Neptuno probablemente lo sean o estén muy cerca de serlo.

Tritón es similar en tamaño, densidad y composición superficial al planeta enano Plutón. Su órbita retrógrada y altamente inclinada sugiere que se trata de un objeto capturado, que quizás se formó originalmente, como Plutón, como un planetesimal helado independiente en el cinturón de Kuiper del sistema solar exterior. Su órbita original habría sido muy excéntrica, pero las interacciones de marea entre Tritón y Neptuno -deformaciones cíclicas en cada cuerpo causadas por la atracción gravitatoria del otro- habrían reconfigurado finalmente su trayectoria alrededor de Neptuno en un círculo. El proceso de captura de Tritón y la circularización de su órbita habrían perturbado gravemente cualquier sistema de lunas previamente existente que se hubiera formado junto con Neptuno a partir de un disco de material protoplanetario. La órbita radical de Nereida puede ser una consecuencia de este proceso (aunque no se ha descartado la posibilidad de que también Nereida sea un objeto capturado). Las lunas que estaban en órbita entre Proteo y Nereida habrían sido expulsadas del sistema neptuniano, arrojadas al propio Neptuno o absorbidas por el Tritón fundido. Incluso las lunas que orbitan más cerca de Neptuno no se habrían librado de alguna perturbación. Las órbitas actuales de Náyade a Proteo (ver tabla) son probablemente muy diferentes de sus órbitas originales, y estas lunas pueden ser sólo fragmentos de los cuerpos originales que se formaron con Neptuno. El posterior bombardeo por parte de los desechos en órbita de Neptuno y por meteoroides del espacio interplanetario puede haber alterado aún más sus tamaños, formas y órbitas; por ejemplo, Hippocamp probablemente se formó a partir de un impacto que casi desbarató a Proteus.

Neptuno también cuenta con una población de asteroides troyanos, que ocupan los puntos lagrangianos estables 60° por delante (L4) y por detrás (L5) en su órbita alrededor del Sol. El primer troyano de Neptuno que se descubrió, 2001 QR322, se encontró en 2001.Entre las Líneas En 2019 se conocían 22 asteroides troyanos de Neptuno: 19 en L4 y 3 en L5.

El sistema de anillos

La evidencia de que Neptuno tiene uno o más anillos surgió a mediados de la década de 1980 cuando los estudios de ocultación estelar desde la Tierra mostraron ocasionalmente una breve caída en el brillo de la estrella justo antes o después de que el planeta pasara por delante de ella. Dado que los descensos sólo se observaron en algunos estudios y nunca de forma simétrica a ambos lados del planeta, los científicos concluyeron que los anillos presentes no rodean completamente a Neptuno, sino que tienen la forma de anillos parciales, o arcos de anillos.

Sin embargo, las imágenes de Voyager 2 revelaron un sistema de seis anillos, cada uno de los cuales rodea completamente a Neptuno. Los supuestos arcos resultaron ser regiones brillantes en el anillo más externo, llamado Adams, donde la densidad de las partículas del anillo es particularmente alta. Aunque los anillos también rodean a cada uno de los otros tres planetas gigantes, ninguno muestra la sorprendente aglomeración de Adams.

Detalles

Los arcos se encuentran dentro de un segmento de 45° del anillo. De delante a atrás, los más destacados se denominan Courage, Liberté, Egalité 1, Egalité 2 y Fraternité. Su longitud oscila entre unos 1.000 km y más de 10.000 km. Aunque la luna Galatea, que orbita justo al lado del borde interior de Adams, puede interactuar gravitatoriamente con el anillo para atrapar temporalmente las partículas del anillo en estas regiones en forma de arco, las colisiones entre las partículas del anillo deberían finalmente esparcir el material constitutivo de manera relativamente uniforme alrededor del anillo.

Una Conclusión

Por consiguiente, se sospecha que el acontecimiento que proporcionó el material para los enigmáticos arcos de Adams -quizás la ruptura de una pequeña luna- se produjo en los últimos miles de años.

Los otros cinco anillos conocidos de Neptuno -Galle, Le Verrier, Lassell, Arago y Galatea, en orden de distancia creciente del planeta- carecen de la falta de uniformidad en la densidad que exhibe Adams. Le Verrier, que tiene una anchura radial de unos 110 km, se asemeja mucho a las regiones sin arco de Adams. Al igual que la relación entre la luna Galatea y el anillo Adams, la luna Despina orbita alrededor de Neptuno justo al lado del anillo Le Verrier. Cada luna puede repeler gravitatoriamente las partículas cercanas al borde interior de su respectivo anillo, actuando como luna pastora para evitar que el material del anillo se extienda hacia el interior. (Para un tratamiento más completo de los efectos de pastoreo, véase Saturno: Lunas: Dinámica orbital y rotacional; Urano: El sistema de anillos).

Galle, el anillo más interno, es mucho más ancho y débil que Adams o Le Verrier, posiblemente debido a la ausencia de una luna cercana que podría proporcionar un fuerte efecto de pastoreo. Lassell consiste en una tenue meseta de material anular que se extiende hacia fuera desde Le Verrier aproximadamente a mitad de camino hacia Adams. Arago es el nombre utilizado para distinguir una región estrecha y relativamente brillante en el borde exterior de Lassell. Galatea es el nombre generalmente utilizado para referirse a un tenue anillo de material que se extiende a lo largo de la órbita de la luna Galatea.

No se detectó ninguno de los anillos de Neptuno por los efectos de dispersión de la señal de radio de Voyager que se propaga a través de los anillos, lo que indica que están casi desprovistos de partículas del tamaño de un centímetro o más. El hecho de que los anillos sean más visibles en las imágenes de la Voyager cuando están iluminados por la luz del sol implica que están poblados en gran parte por partículas del tamaño del polvo, que dispersan la luz hacia delante mucho mejor que hacia atrás, hacia el Sol y la Tierra. No se conoce su composición química, pero, al igual que los anillos de Urano, las superficies de las partículas de los anillos de Neptuno (y posiblemente las partículas en su totalidad) pueden estar compuestas por hielos de metano oscurecidos por la radiación.

La sospecha de juventud de los arcos anulares de Adams y los argumentos ofrecidos pueden extenderse a los anillos de Neptuno en general.

Detalles

Los anillos actuales son estrechos, y a los científicos les ha resultado difícil explicar cómo las órbitas de las lunas conocidas pueden confinar eficazmente la propagación radial natural de los anillos. Esto ha llevado a muchos a especular con que los anillos actuales de Neptuno pueden ser mucho más jóvenes que el propio planeta, tal vez bastante menos de un millón de años. El sistema de anillos actual puede ser notablemente diferente de los que existían hace un millón de años. Incluso es posible que la próxima nave espacial que visite los anillos de Neptuno encuentre un sistema muy evolucionado con respecto al que el Voyager 2 fotografió en 1989.

Observaciones desde la Tierra

El descubrimiento de Neptuno

Neptuno es el único planeta gigante que no es visible sin un telescopio. Con una magnitud aparente de 7,8, es aproximadamente una quinta parte del brillo de las estrellas más débiles visibles a simple vista.

Una Conclusión

Por lo tanto, es bastante seguro que no hubo observaciones de Neptuno antes del uso de los telescopios. Galileo es la primera persona que observó el cielo con un telescopio en 1609. Sus bocetos de unos años más tarde, el primero de los cuales fue realizado el 28 de diciembre de 1612, sugieren que vio a Neptuno cuando pasó cerca de Júpiter, pero no lo reconoció como un planeta.

Antes del descubrimiento de Urano por el astrónomo inglés William Herschel en 1781, el consenso entre científicos y filósofos era que los planetas del sistema solar se limitaban a seis -la Tierra más los cinco planetas que se habían observado en el cielo desde la antigüedad-. El conocimiento de un séptimo planeta llevó casi inmediatamente a los astrónomos y a otros a sospechar la existencia de más cuerpos planetarios. El impulso adicional vino de una curiosidad matemática que ha llegado a conocerse como la ley de Bode, o la ley de Titius-Bode.Entre las Líneas En 1766, el alemán Johann Daniel Titius observó que los planetas entonces conocidos formaban una progresión ordenada en la distancia media al Sol que podía expresarse en una sencilla ecuación matemática.Entre las Líneas En unidades astronómicas (UA; la distancia media entre el Sol y la Tierra), la distancia de Mercurio es muy cercana a 0,4; las distancias de Venus, la Tierra, Marte, Júpiter y Saturno son aproximadamente 0,4 + (0,3 × 2n), donde n es 0, 1, 2, 4 y 5, respectivamente, para los cinco planetas. El astrónomo Johann Elert Bode, también de Alemania, publicó la ley en 1772 en un popular libro de introducción a la astronomía, proponiendo que el 3 que faltaba en la progresión podría indicar un planeta aún no descubierto entre Marte y Júpiter.

La sugerencia fue recibida con poco entusiasmo hasta que se observó que la distancia media de Urano, de 19,2 UA, era casi igual a la predicha por la ley de Bode (19,6 UA) para n = 6. Además, cuando los primeros asteroides, a partir del descubrimiento de Ceres en 1801, se encontraron en órbita entre Marte y Júpiter, satisfacían el caso n = 3 de la ecuación.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Algunos astrónomos quedaron tan impresionados por el aparente éxito de la ley de Bode que propusieron el nombre de Ophion para el gran planeta que, según la ley, debía estar más allá de Urano para el caso n = 7, a una distancia de 38,8 UA. Además de esta predicción científicamente infundada, las observaciones de Urano proporcionaron pruebas reales de la existencia de otro planeta. Urano no seguía la trayectoria predicha por las leyes del movimiento de Newton y las fuerzas gravitatorias ejercidas por el Sol y los planetas conocidos. Además, más de 20 avistamientos previos al descubrimiento de Urano, que se remontan a 1690, no coincidían con las posiciones calculadas de Urano para la época en que se realizó cada observación. Parecía posible que la atracción gravitatoria de un planeta no descubierto estuviera perturbando la órbita de Urano.

En 1843, el matemático británico John Couch Adams inició un estudio serio para ver si podía predecir la ubicación de un planeta más lejano que explicara los extraños movimientos de Urano. Adams comunicó sus resultados al astrónomo real, George B. Airy, en el Observatorio de Greenwich, pero al parecer se consideraron poco precisos para iniciar una búsqueda razonablemente concisa del nuevo planeta.Entre las Líneas En 1845, el francés Urbain-Jean-Joseph Le Verrier, ajeno a los esfuerzos de Adams en Gran Bretaña, inició un estudio propio similar.

A mediados de 1846, el astrónomo inglés John Herschel, hijo de William Herschel, expresó su opinión de que los estudios matemáticos en curso bien podrían conducir al descubrimiento de un nuevo planeta. Airy, convencido por los argumentos de Herschel, propuso a James Challis, del Observatorio de Cambridge, una búsqueda basada en los cálculos de Adams. Challis inició un examen sistemático de una amplia zona del cielo que rodeaba la ubicación predicha por Adams. La búsqueda fue lenta y tediosa porque Challis no disponía de mapas detallados de las estrellas débiles de la zona donde se preveía el nuevo planeta. Dibujaba gráficos de las estrellas que observaba y luego los comparaba con la misma región varias noches después para ver si alguna se había movido.

Le Verrier también tuvo dificultades para convencer a los astrónomos de su país de que una búsqueda telescópica en los cielos de la zona que predecía para el nuevo planeta no era una pérdida de tiempo. El 23 de septiembre de 1846, comunicó sus resultados al astrónomo alemán Johann Gottfried Galle en el Observatorio de Berlín. Galle y su ayudante Heinrich Louis d’Arrest tenían acceso a detallados mapas estelares del cielo construidos minuciosamente para ayudar a la búsqueda de nuevos asteroides. Galle y d’Arrest identificaron a Neptuno como una estrella desconocida esa misma noche y verificaron la noche siguiente que se había movido con respecto a las estrellas de fondo.

Aunque Galle y d’Arrest tienen la distinción de haber sido las primeras personas en identificar a Neptuno en el cielo nocturno, el mérito de su “descubrimiento” corresponde sin duda a Le Verrier por sus cálculos de la dirección de Neptuno en el cielo. Al principio, los franceses intentaron proclamar a Le Verrier como único descubridor del nuevo planeta e incluso propusieron que el planeta llevara su nombre. La propuesta no tuvo una acogida favorable fuera de Francia, tanto por la supuesta contribución de Adams como por la reticencia general a nombrar un planeta importante con el nombre de una persona viva. El descubrimiento de Neptuno se atribuyó finalmente tanto a Adams como a Le Verrier, aunque ahora parece probable que la contribución de Adams fuera menos importante de lo que se creía. No obstante, es conveniente que la práctica más tradicional de utilizar nombres de la mitología antigua para los planetas acabe prevaleciendo.

El descubrimiento de Neptuno acabó con la ley de Bode.Entre las Líneas En lugar de estar cerca de las 38,8 UA predichas, se descubrió que Neptuno estaba a sólo 30,1 UA del Sol. Esta discrepancia, combinada con la falta de una explicación científica de por qué la ley debía funcionar, la desacreditó. El descubrimiento en 1930 de Plutón, considerado entonces como el noveno planeta, a una distancia de 39,5 UA fue aún más discrepante con la predicción de la ecuación de 77,2 UA para n = 8. Ni siquiera la proximidad de la distancia media de Plutón a las 38,8 UA predichas para n = 7 pudo resucitar la credibilidad de la ley de Bode.

Observaciones posteriores desde la Tierra

Las observaciones de Neptuno realizadas desde la Tierra antes del sobrevuelo del Voyager 2 sufrieron mucho como consecuencia de la enorme distancia del planeta tanto a la Tierra como al Sol. Su radio orbital medio de 30,1 UA significa que la luz solar que llega a sus lunas y a su atmósfera superior es apenas un 0,1% más brillante que la de la Tierra. Las observaciones telescópicas de Neptuno realizadas antes de los Voyager a través de todo el espesor de la atmósfera terrestre no podían resolver características menores que una décima parte del diámetro de Neptuno, incluso en las mejores condiciones de observación. La mayoría de estas observaciones se centraron en determinar el tamaño, la masa, la densidad y los parámetros orbitales de Neptuno y en buscar lunas. A principios del siglo XXI, las técnicas interferométricas especializadas han mejorado de forma rutinaria la resolución espacial de los objetos distantes en factores de 10 a 100 con respecto a las observaciones anteriores basadas en la superficie.

De vez en cuando, los astrónomos informaron de la existencia de marcas visuales en la atmósfera neptuniana, pero no fue hasta el uso de cámaras de alta resolución con dispositivos de carga acoplada (CCD) en el infrarrojo (véase telescopio: Dispositivos de carga acoplada) en la década de 1980 que se pudieron repetir dichas observaciones con la suficiente consistencia como para permitir la determinación de un período de rotación aproximado para Neptuno. Las observaciones espectroscópicas desde la Tierra revelaron la presencia de hidrógeno y metano en la atmósfera del planeta. Por analogía con los demás planetas gigantes, también se esperaba la presencia de helio. Los estudios infrarrojos y visuales revelaron que Neptuno tiene una fuente de calor interna.

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A mediados de la década de 1990, el telescopio espacial Hubble (HST), plenamente operativo, permitió recoger imágenes y otros datos relativos a Neptuno fuera de los efectos de filtrado y distorsión de la atmósfera terrestre. El telescopio espacial Spitzer, en órbita, también logró obtener imágenes de Neptuno con una resolución muy superior a las disponibles desde la superficie de la Tierra en la década de 1980. Además, los astrónomos han desarrollado técnicas para minimizar los efectos de la distorsión atmosférica de la observación desde la Tierra. La más exitosa de ellas, conocida como óptica adaptativa, procesa continuamente la información de las imágenes de las estrellas en el infrarrojo y la aplica casi instantáneamente para corregir la forma del espejo del telescopio y compensar así la distorsión. Como consecuencia, los grandes telescopios terrestres alcanzan ahora de forma rutinaria resoluciones mejores que las del HST.

Más Información

Las imágenes de Neptuno obtenidas con óptica adaptativa permiten estudiar este lejano planeta con resoluciones que se aproximan a las del encuentro con Voyager 2.

Exploración con naves espaciales

La Voyager 2 es la única nave espacial que se ha encontrado con el sistema neptuniano. Tanto la Voyager 2 como su gemela, la Voyager 1, lanzadas en 1977, tenían previsto visitar únicamente Júpiter y Saturno, pero el momento del lanzamiento de la Voyager 2 dio a su trayectoria el margen de maniobra necesario para que la nave fuera redirigida, con la ayuda de la gravedad de Saturno, en misiones prolongadas a Urano y luego a Neptuno.

La Voyager 2 pasó por Neptuno y sus lunas los días 24 y 25 de agosto de 1989, y observó el sistema casi continuamente entre junio y octubre de ese año. Midió el radio y la velocidad de rotación interior del planeta y detectó su campo magnético, determinando que éste está muy inclinado y desplazado respecto al eje de rotación del planeta. Confirmó que Neptuno tiene anillos y descubrió seis nuevas lunas. Anteriormente se creía que Neptuno era demasiado frío para albergar sistemas meteorológicos activos, pero las imágenes de la Voyager del planeta revelaron los mayores vientos atmosféricos vistos en el sistema solar y varias tormentas a gran escala, una del tamaño de la Tierra.

Como Neptuno era el último destino planetario de la Voyager 2, los científicos de la misión se arriesgaron a enviar la nave espacial más cerca de él que de cualquier otro planeta durante la misión. La Voyager pasó a unos 5.000 km (3.100 millas) por encima del polo norte de Neptuno. Unas horas más tarde, pasó a menos de 40.000 km de Tritón, lo que le permitió obtener imágenes de alta resolución de la variada superficie de la luna, así como mediciones precisas de su radio y temperatura superficial. No está prevista ninguna misión futura a Neptuno.

Datos verificados por: Brite
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Recursos

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Véase También

Recursos

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Traducción al Inglés

Traducción al inglés de Neptuno: Neptune

Véase También

Esquema de Neptuno
Neptuno caliente
Neptuno en la astrología
Neptunio
Neptuno, el Místico – uno de los siete movimientos de la suite de Los Planetas de Gustav Holst
Línea de tiempo del futuro lejano
Estadísticas de los planetas del Sistema Solar
Atmósferas, Sistema Solar
Neptuno
Objetos astronómicos
Gigantes de gas
Gigantes de hielo
Planeta exterior

Bibliografía

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