El enigma de los planetas gigantes

Los astrofísicos están muy cerca de desvelar los mecanismos que dan lugar a colosos de gas como Júpiter o Saturno.

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Durante siglos ha supuesto un enigma el proceso por el que llegaron a formarse los gigantes gaseosos del Sistema Solar: Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano, mucho más grandes que los planetas rocosos –el primero tiene 318 veces más masa que la Tierra y es 1.400 veces más voluminoso–, pero de una menor densidad debido a su naturaleza gaseosa. ¿Pero todo en ellos es gas?

Existen discrepancias entre los científicos acerca de la composición del núcleo: algunos investigadores, como los de la Universidad de Colorado, creen que es una mezcla de roca, metal e hidrógeno; otros, caso de los de la Universidad de California en Berkeley, apuntan que el corazón de estos cuerpos celestes podría ser una fusión de elementos sin definir.

Y en el origen, las 'habichuelas planetarias'

Existen muchos misterios en torno a estos planetas vaporosos también llamados jovianos, aunque estamos más cerca de saber cómo surgieron. Y ello gracias a los recientes hallazgos de un equipo de científicos del Instituto de Investigación del Suroeste, en Boulder (EE. UU.), y de la Universidad Queen, en Kingston (Canadá). Liderados por Harold Levison, astrónomo especializado en mecánica planetaria, estos expertos creen que la clave se encuentra en unas habichuelas planetarias que nos llevarán a vislumbrar el origen de los cuatro gigantes de nuestro sistema solar.

El trabajo, publicado hace pocos meses en la revista Nature, propone que la acumulación gradual de objetos de, como mucho, un metro de diámetro –las habichuelas o pepitas– puede explicar cómo se formaron estos mundos, y su planteamiento predice la creación de uno a cuatro gigantes gaseosos por estrella. “Hasta donde sabemos, este modelo es el primero en reproducir la estructura del Sistema Solar exterior, con dos gigantes gaseosos, otros dos gigantes helados –Urano y Neptuno– y un prístino cinturón de Kuiper”, explica Martin Duncan, uno de los autores del ensayo.

Los primeros trabajos en el campo de la recreación de sistemas planetarios datan de los años 60 y suponían que estos cuerpos celestes aparecían por agregación de partículas contenidas en la nube de polvo y gas que rodea a una estrella joven.

En décadas posteriores, se introdujeron algunas variables, como las interacciones gravitatorias y las colisiones entre planetoides –objetos más pequeños que los planetas, pero mayores que los asteroides y cometas–, y se fue perfilando que, en el disco protoplanetario, esto es, la zona alrededor de la estrella en la que nacen los planetas, lo primero que se forma son núcleos de hielo y roca que acaban siendo los centros de esos objetos cósmicos. Luego, el gas y el polvo interestelar se van fijando a ellos, haciéndolos crecer poco a poco.

La Tierra se lo pudo tomar con calma; Júpiter, no tanto

Pero este modelo tenía un talón de Aquiles: y es que si queremos que se acumule una atmósfera importante, como la que posee cualquier gigante gaseoso, se necesita un núcleo sólido de al menos diez veces la masa de la Tierra. Y, para ello, han de pasar muchos millones de años, algo de lo que no disponen estos titanes, porque para crecer necesitan alimentarse del gas que rodea a su estrella, y esta, diez millones de años después de haber nacido, ha dejado su sistema limpio de dicho elemento.

Por tanto, la Tierra y demás planetas rocosos pueden tardar en formarse los treinta millones de años que predice la teoría, pero los gigantes gaseosos tuvieron que ver la luz veinte millones de años antes, cuando el gas no había desaparecido aún del Sistema Solar primigenio.

¿Cómo resolver el enigma? Levison y sus colegas se percataron de que la respuesta estaba en lo que llamaron "acreción de pepitas". Pensaron que estas debían formarse a un ritmo tan lento como para permitir que los planetesimales –agregados de materia de los que nacen los planetas– tuvieran tiempo para dispersar a sus hermanos del disco de pepitas y así quedarse con todo el pastel.

 

“El crecimiento de los núcleos requiere de cierto tiempo para poder expulsar a sus competidores lejos de las pepitas y hacerlos morir de hambre, por así decirlo”, explica la astrónoma Katherine Kretke, miembro del equipo de investigación. Es más, el gas de los alrededores podría desempeñar un importante papel: las pepitas seguirían una órbita en espiral hacia el núcleo ayudadas por un intenso viento de gas interestelar.

Esta nueva hipótesis proporciona un mecanismo de formación mil veces más rápido que la tradicional: en lugar de que objetos similares se agreguen juntos, un objeto dominante puede engullir el material del entorno con rapidez y echar a otros similares lejos de donde está.

Solo la observación directa puede resolver el enigma

Pero ¿podremos verificar esto a través de la observación? Es probable, ya que la mayoría de los planetas extrasolares descubiertos hasta el momento son precisamente gigantes gaseosos; no en vano, son los más fáciles de detectar. De hecho, podrían ayudarnos un par de hallazgos recientes: el de un joven Júpiter que orbita la estrella Eridani 51, avistado en diciembre de 2014 desde el Observatorio Gemini, en Chile, con unos veinte millones de años y una masa dos veces la de Júpiter; y el de un anillo con esas habichuelas planetarias captado alrededor de la estrella DG Tauri en 2015 por un equipo de astrónomos de las universidades británicas de Saint Andrews y Mánchester.

En el estudio de ambos fenómenos puede estar la llave para confirmar que los misterios de estos colosos gaseosos han dejado de ser tan indescifrables.

Etiquetas: Sistema Solarestrellasplanetas

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