¿Puede haber un planeta con dos anillos?

Saturno tiene docenas de anillos, son todos concentricos y en el mismo plano.

La pregunta viene por otro tipo de anillos. Hace muchos años, vi un dibujo animado donde una nave iba a un planeta que tenia los anillos como en la imagen de arriba.

O sino otro caso:

 ¿Son posibles anillos así?

Vamos a analizarlo. Igual es necesario tener en cuenta que pasaremos por alto algunas cosas que se sabe sobre la formación natural de los anillos, pero que no son necesarias tener en cuenta para este análisis.

El primer caso

Los anillos están formado por rocas de diferentes medidas (en el caso particular de Saturno, trozos de hielo sucio de un tamaño de un camión, para abajo, hasta polvillo).

Como son rocas en órbita, se ven obligados a seguir las leyes de movimiento orbital.

Por ello, primero debemos entender las leyes de movimiento planetario: las leyes de Kepler.

Partes de una órbita. Esta es la descripción original de Kepler, pero puede cambiarse considerando el centro donde está el Sol a un planeta, y la órbita de una roca del anillo.

En particular, la primera Ley:

Las órbitas de los planetas son elípticas, con el Sol en uno de los focos. Podemos extenderlo sin cometer errores, diciendo que la roca debe seguir una órbita elíptica con el planeta en uno de sus focos.

En el caso de un objeto que se mueve sobre el ecuador (podemos llamarlo anillo 1), cada roca sigue ese movimiento. Las órbitas son coplanares, es decir, todas tienen el mismo plano, como si fuera un DVD.

Es el caso de los anillos de Saturno. Siguen la primera ley de Kepler. El planeta esta en uno de los focos de la órbita de la/s roca/s.

Las rocas 3 y 4, están en una posición que su órbita es coincidente, inclusive con el centro del planeta (están en el mismo plano). Nota las flechas que representan la atracción gravitacional del centro del planeta, tienen la misma dirección. El caso del anillo 2 es completamente diferente. Para formar el anillo, las rocas deberían seguir un recorrido igual a la linea horizontal rosada. Sin embargo, las rocas 1 y 2, al ser atraídas por el centro del planeta, se alejan de ese recorrido, siguiendo una órbita inclinada, cuyo plano pasa por el centro gravitacional del planeta. En el caso de la roca 1, sigue la linea recta"b" (en realidad es una órbita elíptica vista de costado). En cambio la roca 2 sigue el recorrido "a". Ambas, "a" y "b", son órbitas iguales, vistas desde distinto angulo. 

Cuando la roca se mueve alejada del ecuador (el anillo 2), sufre las mismas fuerzas, pero esta vez, el planeta la aleja del anillo, ya que el plano orbital debe pasar por el centro gravitacional del planeta.

El recorrido por el anillo 2 es imposible, porque el planeta no está en el foco de la orbita de la roca. Un movimiento como este no obedece la Ley de Kepler.

De darse realmente una roca en esa posición, su órbita se inclinaría, para que su foco coincida con el centro del planeta.

Ciertamente que si fuera el caso de la foto, con dos anillos, el movimiento de las rocas de anillo 2, chocarían con las de anillo 1, y después de las colisiones, quedaría un solo anillo, bastante maltrecho!!

Si un ser mágico colocara millones de rocas en la posición del anillo 2 para formarlo, la gravedad del planeta haría que cada una siguiera una órbita casi igual, pero inclinada, por lo que en breve tiempo se irían alejando del plano del anillo 2 y dejaría de ser visible como tal.

Inclusive las rocas mas cercanas al centro irían mas rápido. Ciertamente cada tanto se juntarían todas y formarían nuevamente el anillo al norte o al sur del planeta..... pero seria casi un milagro por todas las perturbaciones.

Vemos dos piedras a y b. En las posiciones iniciales, forman el anillo norte. Cuando recorren su órbita y llegan a las posiciones a2 y b2, forman el anillo sur.Serian totalmente inestables. Un anillo así no puede existir.

Esto claro, no es un escenario estable, y no podría durar. De hecho no conocemos ningún mecanismo natural para que suceda de esta manera.

En resumen, no puede darse una órbita cuyo plano no pasa por el centro del planeta. Por lo tanto, una órbita paralela al ecuador NO ES POSIBLE.

¿Y el segundo caso?

En este caso, el plano de los dos anillos coinciden con el centro del planeta, por lo que seria posible la existencia natural de anillos como estos. Obedecen la Ley de Kepler.

Ciertamente ambos deberían estar dentro del limite de Roche, por lo que estarían tan apretados y cercanos al planeta, que se perturbarían mutuamente enormemente, y serian muy fáciles de deshacer por perturbaciones entre ellos, con los satélites y otros planetas. No serian estables a largo plazo.

Conclusión

El anillo del caso 1, paralelos al ecuador del planeta, son imposibles.

En el caso 2, anillos pasando por el centro del planeta, pero a distintas inclinaciones, serian posibles, pero de corta duración.

Las perturbaciones pueden "desarmar" un anillo. En este caso, un planeta pasando cerca de Saturno, le disuelve sus anillos. En el caso anterior, los anillos son lo suficientemente inestables como para desaparecer sin ninguna influencia tan grande. Simulación con el programa "Universe Sand Box".