É possível que os anéis planetários sejam perpendiculares (ou quase perpendiculares) à órbita do planeta em torno da estrela hospedeira?

Question

É possível que os anéis planetários sejam perpendiculares (ou quase perpendiculares) à órbita do planeta em torno da estrela hospedeira?

Answer 1

Sim, o plano dos anéis de Urano está a cerca de 98 graus em relação ao plano de sua órbita ao redor do sol.

Isso significa que o sistema de anéis se parece com a sua imagem duas vezes por órbita. À medida que o planeta orbita o Sol, os anéis, embora ainda inclinados a 98 graus em relação ao plano orbital, tornam-se gradualmente "de frente" quando vistos do sol. Isso acontecerá cerca de um quarto de um período orbital após a configuração ilustrada na imagem. Em seguida, outro quarto de um período orbital depois, Urano estará do outro lado do Sol, mas com seus anéis inclinados como mostrado.

Answer 2

Eu postei algumas animações, só para ter certeza :) A imagem obviamente não está em escala.

Isso é possível:

e não está, de fato, longe do que Urano está fazendo.

A animação acima foi produzida no Mathematica. A câmera está acima do plano da órbita do planeta, mas não diretamente acima da estrela. Os anéis são perpendiculares ao plano da órbita. Como a câmera está descentrada, vemos um pouco da lateral dos anéis. Como a câmera está a uma distância finita, o ângulo entre o plano dos anéis e a linha de visão da câmera varia ao longo da órbita.

Por outro lado, a animação mostrada abaixo é fisicamente impossível. A conservação do momento angular o proíbe:

O anel está no plano das órbitas das partículas em que o anel consiste e (a direção da normal) este plano não muda durante a órbita do planeta. Inicialmente pensei que o anel estaria automaticamente no plano do equador do planeta. Que é o caso dos anéis principais de Saturno e de Urano. No entanto, conforme explicado aqui , não há nenhuma lei da física que torne isso necessário. Até mesmo Saturno tem um anel tênue fino em uma orientação diferente.

Meu entendimento limitado é que a origem do anel desempenha um papel. Se um anel consiste nos restos de um antigo satélite, ele seguirá qualquer órbita que esse satélite tenha. Por outro lado, se o anel foi formado junto com o sistema planetário, ou mesmo ejetado do planeta em formação, então parece natural que o anel esteja exatamente no plano equatorial.

Precisamos de um astrônomo para dar mais detalhes. Depois de dar uma olhada na Wikipedia, suspeito que um anel no plano equatorial pode ser mais estável. Particularmente, se / quando "luas pastoras" precisam estar presentes para manter o anel intacto. Obviamente, os satélites tendem a estar próximos do plano equatorial do planeta-mãe. Será que a gravidade dos satélites restantes perturbaria um anel em alguma outra orientação mais severamente, significando que não duraria muito?