Una nueva y elegante teoría explica el origen del cinturón de asteroides

Cuando se trata de la formación de planetas, el pensamiento convencional ha estado con nosotros durante más de 40 años. Es así: pedazos de roca y polvo se agrupan para formar planetas rocosos que luego atraen los gases que forman sus atmósferas. Los gigantes gaseosos se forman cuando estos núcleos rocosos crecen al menos diez veces el tamaño de la Tierra y, por lo tanto, pueden atraer enormes envolturas gaseosas.

Hay numerosos problemas con este modelo, uno de los cuales es explicar cómo los trozos de roca del tamaño de un metro terminan pegándose después de chocar entre sí al azar. Luego está el problema de la rotación planetaria. Si los planetas se forman a partir de la agregación aleatoria de rocas y polvo, ¿por qué casi todos giran en la misma dirección? Seguramente, sus rotaciones deberían distribuirse aleatoriamente.

Pero en los últimos meses varios astrofísicos han comenzado a discutir otra idea que resuelve estos problemas. Hoy, Sergei Nayakshin, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, ofrece una clara descripción de esta nueva forma de pensar.

El nuevo enfoque le da la vuelta al modelo convencional. La formación de planetas comienza a distancias superiores a 50 UA de la estrella madre, cuando las variaciones aleatorias en la densidad de la nube de gas protoplanetaria comienzan a atraer más gas y, por lo tanto, crecen bajo la fuerza de la gravedad.

Dentro de estos grupos sueltos, llamados embriones de planetas gigantes, cualquier material rocoso se agrega en el centro formando un núcleo rocoso. Todos estos núcleos giran en la misma dirección que la nube de gas original porque provienen del colapso gravitacional de la nube en lugar de colisiones aleatorias.

A medida que se forman los núcleos, los planetas embrionarios interactúan con la nube de gas de la estrella madre, lo que los hace girar en espiral hacia adentro. Los astrónomos saben desde hace mucho tiempo que las atmósferas gaseosas enormes son inestables a distancias más cercanas que un radio crítico debido a varios factores, como las fuerzas de las mareas y la irradiación del Sol. Entonces, cuando los planetas embrionarios se acercan más que este radio crítico, pierden sus envolturas de gas y dejan atrás planetas rocosos terrestres como el nuestro.

Incidentalmente, en el radio crítico, los planetas inspiradores descartan no solo gas sino también cualquier sólido que aún esté mezclado en sus atmósferas externas. Este radio corresponde al cinturón de asteroides de nuestro sistema. Este nuevo pensamiento explica por primera vez cómo se formó el cinturón y por qué separa a los gigantes gaseosos de los planetas terrestres.

Los gigantes gaseosos como Júpiter son embriones planetarios que simplemente no habían llegado tan lejos hacia el Sol cuando la dinámica orbital se estableció en el sistema relativamente estable que tenemos ahora.

Una característica impresionante de este modelo es que explica naturalmente la estructura del Sistema Solar, con los gigantes gaseosos distantes separados de los planetas rocosos interiores por un cinturón de asteroides. Ningún otro modelo hace esto con tanta elegancia. Es esta elegancia la que ha centrado tanta atención en ella tan rápidamente.

Lo curioso de este nuevo pensamiento es que ninguno de los mecanismos en los que se basa son ideas nuevas. Pero en el pasado, cada uno se sugirió y luego se descartó.

Por ejemplo, la idea de que los planetas terrestres son gigantes gaseosos que han perdido sus envolturas gaseosas se presentó por primera vez hace más de 30 años. Los astrónomos lo abandonaron después de que varios cálculos mostraran que los gigantes gaseosos no podían formarse cerca de una estrella donde encontramos planetas rocosos hoy.

Y la idea de que los planetas pueden migrar grandes distancias en un sistema planetario también ha existido durante años.

Lo nuevo es el reordenamiento de estos procesos para que los gigantes gaseosos se formen primero y luego migren, perdiendo sus atmósferas a medida que se acercan a la estrella madre. De repente, parece obvio.

Aún queda trabajo por hacer, por supuesto. Nayakshin señala que el nuevo modelo aún no tiene en cuenta estructuras como el Cinturón de Kuiper, la Nube de Oort no puede explicar la composición de los cometas.

Pero hay una sensación de entusiasmo acerca de esta idea que le está dando un impulso considerable en la comunidad. Puede estar seguro de que los astrónomos estudiarán detenidamente los detalles mientras escribo. Espere escuchar más sobre esto en los próximos meses.

Ref: arxiv.org/abs/1012.1780 : Una nueva visión sobre la formación de planetas

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