Autora: Ana Belén Ramírez de Arellano Rayo.

He seguido con mucho interés los artículos de Adolfo Vázquez Quesada sobre anillos planetarios y no tan planetarios (Parte 1) y (Parte 2) [1]. Sus explicaciones sobre el límite de Roche, la dinámica de los anillos y los casos sorprendentes de cuerpos menores como Cariclo o Quaoar me han hecho reflexionar sobre cuánto queda por descubrir en este campo.

Como estudiante del Máster de Física Avanzada, me fascina ver cómo la tecnología puede cambiar nuestra visión de fenómenos que parecían ya bien conocidos. Por eso, quiero aportar una perspectiva complementaria: ¿cómo consigue el Telescopio Espacial James Webb (JWST) revelar detalles inéditos de los anillos planetarios y no planetarios?

¿Qué es el JWST?

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es el mayor y más avanzado telescopio espacial jamás construido. Lanzado en 2021, es un observatorio espacial desarrollado por la NASA en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
A diferencia de telescopios como el Hubble, que observa principalmente en el espectro visible y ultravioleta, el JWST está optimizado para captar la luz infrarroja, lo que le permite ver a través de nubes de polvo, detectar objetos fríos y observar el universo más lejano y antiguo. Su espejo principal, de 6,5 metros de diámetro y recubierto de oro, es más de dos veces y media mayor que el del Hubble, lo que le proporciona una sensibilidad y resolución sin precedentes en el infrarrojo [2], [3].

¿Dónde está el JWST y por qué es especial?

El JWST se encuentra en el punto de Lagrange L2 del sistema Sol-Tierra, a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, en dirección opuesta al Sol [4]. Esta ubicación le permite:

• Mantenerse estable respecto a la Tierra y el Sol.
• Usar su enorme escudo solar para protegerse del calor y observar el universo en condiciones de frío extremo (menos de -220°C), imprescindible para la astronomía infrarroja.
• Observar de forma continua sin que la luz de la Tierra o el Sol interfiera, lo que es clave para captar señales débiles como las de los anillos más tenues.

Ilustración del Telescopio Espacial James Webb en el espacio, con su espejo primario dorado y el escudo solar desplegado. Créditos: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez.

¿Cómo estudia el JWST los anillos?

1. Ventaja infrarroja: ver lo invisible

A diferencia de telescopios ópticos como Hubble, el JWST observa principalmente en el infrarrojo (de 0,6 a 28,5 micras) [5]. Esto le permite:

• Detectar anillos muy fríos y oscuros, invisibles en luz visible (como los de Urano o Cariclo).
• Analizar la composición química de los anillos mediante espectroscopía infrarroja, identificando hielo, silicatos y compuestos orgánicos.
• Medir la temperatura de las partículas y ver cómo varía a lo largo del anillo, lo que ayuda a entender su dinámica y evolución.

Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI. Fuente: ESA – Why study the Universe in infrared?.

2. Técnicas de observación: imagen, espectro y ocultación

El JWST utiliza varias estrategias para estudiar anillos:

• Imágenes de alta resolución: Gracias a su sensibilidad y a filtros especiales, puede captar detalles finos incluso cerca de planetas muy brillantes, suprimiendo el resplandor del planeta para ver anillos tenues [6].
• Espectroscopía: Analiza la luz en diferentes longitudes de onda para identificar materiales y temperaturas en los anillos.
• Ocultaciones estelares: Observa cómo la luz de una estrella lejana se atenúa al pasar por los anillos de un objeto (como Cariclo), permitiendo medir el grosor, la estructura y la composición de los anillos con gran precisión [7], [8].

3. Seguimiento de objetos en movimiento

El JWST puede seguir y observar objetivos en movimiento, como planetas, lunas y cuerpos menores, gracias a su capacidad de rastreo preciso [9]. Esto es esencial para captar ocultaciones o para observar anillos en diferentes posiciones y estaciones.

4. Ejemplos reales:

1. Cariclo y la técnica de ocultación

En octubre de 2022, el JWST observó una ocultación estelar por los anillos de Cariclo, un pequeño cuerpo del sistema solar exterior. Esta técnica permitió confirmar la presencia de dos anillos y analizar su composición, detectando hielo de agua y materiales orgánicos [7], [8].

2. Saturno: mapas térmicos y lunas pastoras

En junio de 2023, el JWST reveló detalles sin precedentes de los anillos de Saturno en infrarrojo cercano. Los anillos brillan intensamente frente al planeta oscurecido por el metano atmosférico, permitiendo crear mapas térmicos que muestran «cicatrices» de calor asociadas a las lunas pastoras (Dione, Encelado, Tetis). Estas perturbaciones térmicas confirman cómo las lunas moldean los anillos mediante resonancias gravitatorias, un fenómeno predicho teóricamente pero nunca observado con esta precisión [10], [11].

3. Urano: anillos invisibles en el visible, brillantes en el infrarrojo

En febrero de 2023, el JWST capturó 11 de los 13 anillos de Urano, incluyendo los más tenues (como el Zeta), solo detectados previamente por Voyager 2 (1986). La sensibilidad infrarroja reveló su composición: silicatos carbonáceos y material orgánico con grupos CH, explicando su baja reflectividad en visible. Además, se observaron variaciones térmicas ligadas a la inclinación extrema (98°) y estaciones de 84 años del planeta [12], [13], [14].

Ilustración del sistema de anillos de Cariclo según datos del JWST. Fuente oficial.

“La alta sensibilidad y capacidad infrarroja del JWST, junto con la técnica de ocultación, abren una nueva era para el estudio de anillos en cuerpos pequeños” (IAA-CSIC).

¿Por qué es importante?

Estas técnicas permiten:

• Descubrir anillos en cuerpos donde antes eran invisibles.
• Medir su composición y temperatura con precisión.
• Estudiar su evolución a lo largo del tiempo y bajo diferentes condiciones de iluminación.

Como estudiante, me impresiona ver cómo la combinación de tecnología y física teórica nos permite descubrir fenómenos que antes eran invisibles. El JWST no solo amplía nuestro conocimiento sobre los anillos, sino que nos recuerda que la exploración científica es siempre una aventura abierta a la sorpresa.

Autora: Ana Belén Ramírez de Arellano Rayo.

Ana Belén Ramírez de Arellano Rayo es estudiante del Máster de Física Avanzada de la UNED.

Referencias:

[1] Anillos planetarios y no tan planetarios (Parte 1), Parte 2, Blog UNED.

[2] What Is the James Webb Space Telescope?

[3] James Webb Space Telescope

[4] Why study the Universe in infrared?

[5] JWST: A New Infrared Eye on the Solar System

[6] NASA’s Webb Rings in the Holidays with the Ringed Planet Uranus, 2023.

[7] Webb Spies Chariklo Ring System With High-Precision Technique, 2023.

[8] James Webb telescope observes the rings of Chariklo with a high-precision occultation technique

[9] JWST Moving Target Observations

[10] Saturn’s Rings Shine in Webb’s Observations of Ringed Planet.

[11] Webb scores another ringed world with new image of Uranus

[12] The Rings of Uranus Shine Bright in Stunning New JWST Image

[13] Webb Captures Stunning Images of Uranus and Its Moons

[14] NASA’s Webb Scores Another Ringed World With New Image of Uranus