¿ES NUESTRO SISTEMA SOLAR “DISTINTO” EN RELACIÓN A OTROS
SISTEMAS PLANETARIOS?
Marcos Tulio Hostos - ACA
Hasta ahora las teorías sobre la formación de nuestro sistema
solar han satisfecho a la mayoría de los investigadores. Ellas establecen que un
gigantesco disco de hidrógeno, helio y polvo se encontraba girando alrededor de una
protoestrella, en donde los elementos con más masa fueron barriendo el espacio
y acumulando los escombros hasta formar los planetas actuales.
El viento solar (que era más fuerte en esa era temprana de
formación) se encargó de expulsar el hidrógeno y helio para que posteriormente concurrieran enganchados
por los planetas gigantes gaseosos.
Sin embargo, después de colocar telescopios en el espacio que
permitieron observar con mayor profundidad y mejor calidad de imágenes esto
cambió nuestro concepto de nuestro sistema. El inicio de una serie de descubrimientos
de numerosos sistemas planetarios distantes en nuestra Galaxia, cuya
disposición no encaja con la distribución del nuestro sembró significativas
dudas en cuanto a si el nuestro verdaderamente era un sistema análogo a otros
sistemas planetarios.
En esos sistemas (con estrellas tipo Sol) se han encontrado
planetas gaseosos girando a una distancia menor que la de nuestro planeta
Mercurio, con períodos orbitales muy cortos. En otros, tienen varios planetas
rocosos más masivos que los de nuestro sistema solar, estos cuerpos llamados
“Súper Tierras” se encuentran girando a una distancia mínima a la de Mercurio.
La existencia de exoplanetas orbitando estrellas en nuestra
Galaxia, es algo que desde hace tiempo fue sospechado por muchos
investigadores. El primer descubrimiento de un planeta extrasolar en una
estrella de la secuencia principal (51 Pegasi b) se hizo en 1995 por los
astrónomos Michel Mayor y Didier Queloz. Desde ese momento el hallazgo de
nuevos planetas en otros sistemas planetarios ha crecido exponencialmente.
Hasta el 4 de Diciembre de 2014, existen contabilizados 1853
planetas detectados en 1162 sistemas planetarios, de los cuales 473 sistemas
poseen más de un planeta. Varios de ellos tienen una masa mayor de las 13 Mj
(un Mj es la masa de Júpiter) por lo que posiblemente sean en realidad enanas
marrones. La mayoría son planetas gaseosos mayores o menores que Júpiter, con
órbitas muy cercanas a su estrella y períodos orbitales cortos.
Dentro de los
artífices de esta nueva era de descubrimientos planetarios tenemos al
Observatorio Espacial Kepler lanzado en el 2009, con una misión determinada:
encontrar planetas similares al nuestro en cuanto al tamaño y su ubicación en
lo que conocemos como “zona de habitabilidad” en donde los planetas puedan
tener las condiciones para la formación de la vida como la conocemos. Este
observatorio espacial es el responsable del descubrimiento de la mayoría de los
exoplanetas en unas 150 mil estrellas estudiadas por él. Sus datos arrojaron la posibilidad de 554
candidatos a ser planetas rocosos parecidos a la Tierra girando a una distancia
en donde posiblemente reciban el calor suficiente para mantener una atmósfera y
el agua en sus tres formas, líquida, solida y gaseosa. Sus observaciones para
diciembre de 2011, cuando la NASA anunció que el número de candidatos
detectados hasta la fecha llegaba a 2326. De ellos, 207 tendrían un tamaño
similar a la Tierra, aunque solo uno (Kepler 22b) estaba confirmado.
Kepler observó 150.000 estrellas simultáneamente, y analizó
su brille cada 30 minutos para detectar posibles tránsitos de planetas. Para
ello utilizó un sensible fotómetro tipo Schmidt de 0.95 m de apertura y un espejo
primario de 1,4 metros. Con una cámara CCD que tiene una resolución de 95
millones de pixeles.
Estas formaciones
planetarias dispersas en nuestra Galaxia han despertado una serie de
interrogantes dentro de la comunidad científica. ¿Por qué no se formaron
planetas terrestres con mayor masa en nuestro sistema solar interior? ¿Por qué
existe tanto vacio entre los planetas rocosos?
¿Pudo el sistema solar interior haber formado súper Tierras
mucho antes de la formación de Mercurio, Venus, la Tierra y Marte?
Estos planetas rocosos gigantes pudieron haberse fragmentado
y ser absorbidos por la gravedad solar producto del viaje que Júpiter hizo
hacia el interior en los inicios del sistema solar. Según han publicado
recientemente los investigadores Konstantin Batygin, científico planetario de
Caltech, y Gregory Laughlin de la Universidad de Santa Cruz.
Sus cálculos y simulaciones apuntan la posibilidad de una
nueva imagen del sistema solar primitivo que ayudaría a responder a las
interrogantes sobre la composición y formación del sistema solar y de la
Tierra. ¿Por qué los planetas terrestres
actuales tienen baja masa en comparación con los planetas que orbitan otras
estrellas similares al Sol? Existe grandes diferencias entre nuestro
sistema y los encontrados en otras estrellas, hay un gran vacío entre el Sol y
Mercurio, solo escombros, posiblemente asteroides cercanos a nuestro planeta
que se movieron al interior.
En contraste, la
mayoría de los sistemas planetarios generalmente poseen uno o más planetas más
masivos que la Tierra girando en órbitas más cercanas a sus estrellas que lo
que Mercurio lo hace.
La propuesta de estos investigadores es que, no es que
nuestro sistema solar no se formó como la mayoría de los que encontramos.
Fueron los cambios posteriores que lo llevaron al esquema actual.
Todo apunta (según ellos) como responsable de estos cambios
al gigante Júpiter, en lo que ellos han denominado el escenario del Gran
Viraje, propuesta original presentada en el 2001 por científicos de la
universidad Queen Mary en Londres y revisada por un equipo del observatorio de
Niza.
Según esta teoría, durante los primeros millones de años de
formación del sistema solar, en donde los cuerpos planetarios aun permanecían
en el disco de gas y polvo que giraba alrededor de la joven estrella Sol,
Júpiter se convirtió en un cuerpo muy masivo y gravitacionalmente perturbador,
tan era así que por acreción barrió su órbita de escombros. El Sol comenzó a
expulsar los gases del disco y Júpiter comenzó una trayectoria en caída rumbo
al Sol, lo que no lo logró gracias a la influencia de Saturno.
Saturno se formó posterior a Júpiter pero fue arrastrado hacia
el Sol a una velocidad mayor, lo que le permitió alcanzarlo. Después de que los
dos planetas masivos se acercaron lo suficiente, quedaron atrapados en un tipo
especial de relación llamada resonancia orbital, en donde sus períodos
orbitales eran racionales, expresables
como una relación de números enteros.
Esta resonancia frenó su caída creando un hueco mutuo en el
disco de formación planetaria, y comenzaron a intercambiar momentos angulares y
energías entre ellos, llegando a invertir el sentido de migración y mudándolos
hacia el sistema solar exterior.
Según sus cálculos el hueco en la parte más interna dejado en
este recorrido corresponde con la banda en la que en forma recurrente se forman
las Súper – Tierras en otros sistemas, la cual habría sido barrida y perturbada
por Júpiter impidiendo la formación de planetas de primera generación.
Los científicos lograron un simulacro para ver qué pasaría a
una población de Súper – Tierras en el interior del sistema solar si estuvieran
allí cuando comenzó esta lluvia de colisiones por la perturbación de Júpiter.
Realizaron la simulación en un sistema extrasolar conocido como Kepler – 11, el
cual cuenta con seis súper – Tierras con una masa combinada de 40 veces la de
la Tierra, en órbita alrededor de una estrella similar al Sol. Esto produjo la
descomposición del sistema en un período de 20.000 años.
En la simulación se observa que cuando el planeta similar a
Júpiter se aleja del Sol, un 10% de los cuerpos quedarían a salvo adquiriendo
órbitas circulares algo más amplias que de la banda en donde se formarían las
Súper – Tierras, lo que formaría nuestros actuales planetas terrestres.
Esto se acopla bastante a lo referente a la formación de la
Tierra, la cual la establece entre 100 y 200 millones de años después del
nacimiento del Sol. Gracias a la influencia del viento solar el hidrógeno y el
helio en el disco se habrían alejado, lo que explica la falta de trazos
significativos de hidrógeno en la atmósfera terrestre.
Esto es otra diferencia con la mayoría de exoplanetas, una
gran cantidad de ellos poseen atmósferas de hidrógeno porque se formaron en el
momento de que el gas era abundante en el disco. Por lo tanto planetas como la
Tierra no son comunes en la formación planetaria.
Al mismo tiempo, la formación de planetas como Júpiter y
Saturno es por tanto factores preponderantes para planetas como la Tierra y
estos planetas no son comunes, es por ello que un sistema planetario como el
nuestro no es habitual, quizás sumamente extraño.
En la mayoría de los casos un exoplaneta joviano se desplaza
al interior del sistema planetario, termina por desalojar las Súper – Tierras y
deteniendo su propia migración, quedándose un gigante gaseoso solitario sin
compañeros a su alrededor. Es por ello que Saturno fue un factor prioritario
para frenar el destino que le esperaba al sistema solar primitivo.
Marcos Tulio Hostos ACA
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