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Nuevas evidencias en el nacimiento de planetas

Un grupo de astrónomos argentinos pueden explicar por qué algunos planetas se ubican lejos del objeto central de los sistemas en los que nacen.

21 agosto 2023

Hay una pregunta que siempre ha despertado el interés de los investigadores de astronomía: ¿Qué ocurre durante el nacimiento de planetas? Hasta el momento, los estudios sobre formación planetaria han desestimado la influencia que el polvo –apenas alcanza entre el 1 y el 2 por ciento de la composición del disco– tiene sobre la dinámica de los futuros planetas.  

Sin embargo, un equipo de astrónomos argentinos, dos de ellos afincados en Dinamarca y Chile y los otros dos desempeñándose como investigadores del CONICET en el Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP, CONICET-UNLP), centraron su estudio en el rol del polvo en un proceso muy importante que se conoce como migración planetaria, es decir el cambio de órbita de los planetas motivado por las fuerzas de su entorno.  

Dentro de enormes nebulosas de gas y polvo 

La conclusión: Las estrellas nacen a partir de condensaciones de materia que tienen lugar dentro de enormes nebulosas de gas y polvo. Allí, la fuerza gravitatoria de esas condensaciones va atrayendo grandes cantidades de ese material circundante, que es comprimido hasta alcanzar altísimas temperaturas, lo que da lugar a la formación del nuevo astro.  

A medida que esto ocurre, alrededor de esa concentración central se va formando un disco rotante, conocido como protoplanetario, constituido principalmente por gases (hidrógeno y helio) y, en menor medida, polvo, en el que más tarde nacerán además los planetas que formarán parte de ese sistema. 

Efectos del movimiento de un planetaIlustración de los efectos del movimiento de un planeta en formación sobre un disco protoplanetario. Imagen: gentileza Pablo Benítez Llambay

El trabajo se publicó recientemente en la prestigiosa revista científica The Astrophysical Journal. 

Según explican los astrónomos, dentro del disco, las fuerzas que hacen que un planeta migre son muchas, pero una de las más importantes es la fuerza gravitatoria del gas que, en la mayoría de las simulaciones computacionales, lleva a los planetas a acercarse a la estrella central.  

El problema que se plantea es que, si en todos los sistemas dominara el gas, todos los objetos deberían estar cerca de la estrella, lo que haría imposible explicar cómo y por qué existen planetas alejados del centro, como ocurre en nuestro Sistema Solar.  

Es por ello que, en 2018, los expertos argentinos Pablo Benítez Llambay y Martín Pessah, de la Universidad Adolfo Ibañez (UAI) de Chile y el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, respectivamente, se propusieron aportar luz sobre el proceso de nacimiento de planetas, explorando por primera vez mediante simulaciones hidrodinámicas cuál era el efecto que el polvo circunestelar, es decir que rodea a la estrella, podía tener en la interacción del planeta con el disco. 

“Pudieron determinar que el polvo se concentra de manera asimétrica en torno al planeta, lo que genera un torque, es decir una fuerza gravitatoria que le hace cambiar su posición. Lo que encuentran Pablo y Martín es que el polvo hace que los planetas migren en la dirección opuesta, espiralando su órbita hacia afuera”, cuenta Octavio Guilera, investigador del CONICET en el IALP y uno de los autores del trabajo de reciente publicación.  

Ayudar a explicar la tasa de ocurrencia 

En todas las investigaciones previas sobre nacimiento de planetas, se había estudiado el torque que provoca el gas, haciendo que los planetas vayan decayendo su órbita hacia el interior y terminen orbitando muy cerca de la estrella central, pero eso no alcanzaba a explicar la presencia de los muchos exoplanetas, o planetas extrasolares, que se ubican a distancias más alejadas. 

El estudio sistemático que realizaron los expertos ayudaría a explicar la tasa de ocurrencia, es decir el número de planetas que existen a distancias moderadas (la que hay entre la Tierra y Júpiter) y más alejadas, hasta dos veces la órbita de Neptuno, el planeta más lejano de nuestro Sistema Solar.  

“En el marco de la teoría clásica es difícil explicar cómo se forman esos planetas. Este nuevo mecanismo podría ayudar a hacerlo, porque uno puede ver la manera en que se forman los planetas en la parte interna del disco y, por el torque generado por el polvo, van migrando hacia afuera”, apunta Guilera. Lo destacado de este trabajo es que incorpora a los modelos de formación planetaria un ingrediente que es relevante y que hasta ahora no había sido tomado en cuenta. 

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