¿Hay algún límite sobre dónde se puede formar un anillo planetario y mantener la órbita en relación con el planeta?
¿Tienen que estar en una órbita ecuatorial circular?
¿Hay una altitud mínima o máxima, digamos con respecto al límite de Roche, la órbita geosíncrona u otros puntos en el espacio?
Respuestas:
El anillo de Phoebe de Saturnoque tiene una inclinación orbital de 173 ° hacia la eclíptica, por lo que en realidad está en una órbita retrógrada y está inclinada 27 ° hacia los anillos internos de Saturno, muestra que claramente no hay ningún límite para la inclinación orbital. Se está alimentando de la luna Phoebe de Saturno (posiblemente debido a los impactos de micrometeoritos), lo que indica que mientras el anillo planetario tenga una fuente de sus materiales con una órbita ya inclinada, el anillo lo seguirá (preservará el momento angular de su cuerpo de origen). Eso, por supuesto, no excluye las órbitas polares, pero todavía tenemos que ver anillos como ese. Sin embargo, en teoría, su órbita es tan estable como cualquier otra, siempre que no se cruce con otras perturbaciones gravitacionales, como los puntos de Lagrange, o caminos de otros celestiales que lo detendrían formando un anillo completo con acreción (algo que solo es hecho parcialmente por Iapetus que cruza el anillo de Phoebe). Sin embargo, la mayoría de los anillos planetarios podrían estar hechos de los propios materiales del planeta, y luego seguirían naturalmente su propia rotación, más o menos (dependiendo de su formación) y nuevamente preservarían el momento angular.
El anillo de Phoebe también es extremadamente enorme, se extiende desde 59 a 300 radios calculados de Saturno (observado por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA en el rango infrarrojo entre 128 y 207 radios de Saturno, se puede leer más en esta publicación del blog de Emily Lakdawalla ), lo que demuestra que siempre y cuando los materiales del anillo no alcanzarían la velocidad de escape o serían atraídos gravitacionalmente por otro cuerpo celeste (más allá del L 1punto) tampoco hay mucho límite en su tamaño. En teoría, si por ejemplo imaginamos a una enana marrón deshonesta que no está gravitacionalmente unida a ningún sistema solar y flota libremente en el medio interestelar no cerca de ninguna estrella, el tamaño del anillo solo estaría limitado por la propia presión del medio interestelar. Al menos hasta que la enana marrón en las preguntas se acerque a una influencia gravitacional más fuerte y pierda su anillo, eso es.
Entonces, el tamaño máximo del anillo en teoría estaría limitado solo al punto L 1 (donde las atracciones gravitacionales de dos cuerpos masivos se cancelan entre sí). En cuanto a la distancia mínima, eso depende del tamaño de las partículas de las que está hecho el anillo, el estiramiento de la atmósfera del planeta y la fuerza de su presión de radiación que estaría negando la atracción gravitacional. Por lo tanto, es difícil dar un valor mínimo justo. Si tomamos un planeta que gira rápidamente (por ejemplo, el planeta enano Haumea) como ejemplo, uno que giraría tan rápido que en realidad perdería algunos de sus materiales debido a que alcanza la velocidad de escape en el ecuador del planeta, y si asumimos que este proceso puede mantenerse durante un período lo suficientemente largo, entonces no hay cualquier mínimo ya que el disco planetario estaría tocando esencialmente la superficie del planeta. Eventualmente, el planeta perdería gran parte de su propia rotación, de forma similar a como lo haría una patinadora artística que gira rápidamente estirando los brazos, cambiando parte de su masa a un radio mayor, y el planeta dejaría de reponer los materiales del disco.