Nueva y elegante teoría explica el origen del Cinturón de Asteroides

El sistema de SaturnoEl Sistema Solar consta de gigantes de gas lejanos y de planetas rocosos internos separados por un cinturón de asteroides. Ahora, una nueva y elegante teoría explica cómo surge esta estructura.

Cuando se trata de formación planetaria, la idea convencional ha estado con nosotros desde hace unos 40 años. Es más o menos ésta: pedazos de roca y polvo se agruparon entre sí para formar planetas rocosos, los cuales luego atrajeron gases que formaron sus atmósferas. Los gigantes gaseosos se formaron cuando estos núcleos rocosos crecen al menos hasta 10 veces el tamaño de la Tierra, y de tal forma pueden atraer enormes envolturas de gas.

Existen numerosos problemas con este modelo, y no el menor es explicar cómo trozos de oca del tamaño de metros terminan uniéndose después de impactar entre sí de forma aleatoria. Luego aparece el problema de la rotación planetaria. Si los planetas se forman a partir de la agregación aleatoria de roca y polvo, ¿por qué casi todos rotan en el mismo sentido? Seguramente, sus rotaciones deberían estar distribuidas aleatoriamente.

Pero en los últimos meses, varios astrofísicos han empezado a debatir sobre otra idea que resuelve estos problemas. Hoy, Sergei Nayakshin de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, ofrece una idea clara de este nuevo pensamiento.

La nueva aproximación da un vuelco al modelo convencional. La formación del planeta empieza a distancias de más de 50 UA de la estrella madre, cuando variaciones aleatorias en la densidad de la nube de gas protoplanetario empieza a atraer más gas y a crecer bajo la fuerza de la gravedad.

Dentro de estos cúmulos sueltos, conocidos como embriones de planetas gigantes, cualquier material rocoso se agrega en el centro formando un núcleo rocoso. Estos núcleos rotan en el mismo sentido que la nube de gas original, debido a que se forman por el colapso gravitatorio de la nube en lugar de por colisiones aleatorias.

Cuando los núcleos están en formación, los embriones planetarios interactúan con la nube de gas de la estrella madre, provocando que caigan en espiral. Los astrónomos han sabido desde hace mucho que las enormes atmósferas gaseosas son inestables a distancias menores de un radio crítico debido a distintos factores, tales como las fuerzas de marea y la irradiación del Sol. Por lo que cuando los embriones planetarios se acercan a menos de este radio crítico, pierden sus envolturas de gas dejando tras de sí planetas rocosos como el nuestro.

Por coincidencia, en el radio crítico, los planetas que caen en espiral no descartan sólo el gas, sino también sólidos aún mezclados en sus atmósferas. Este radio corresponde con el Cinturón de Asteroides en nuestro sistema. Esta nueva idea explica por primera vez cómo se formó el cinturón y por qué separa los gigantes gaseosos de los planetas terrestres.

Los gigantes de gas como Júpiter son embriones planetarios que simplemente no completaron su camino hacia el Sol cuando la dinámica orbital se asentó en el sistema relativamente estable que tenemos ahora.

Una impresionante característica de este modelo es que tiene en cuenta de forma natural la estructura del Sistema Solar, con los gigantes de gas separados de los planetas rocosos internos por un Cinturón de Asteroides. Ningún otro modelo hace esto con tanta elegancia. Es dicha elegancia lo que ha centrado tanta atención en tan poco tiempo.

Lo curioso sobre esta nueva idea es que ninguno de los mecanismos de los que depende son ideas nuevas, sino que en el pasado se sugirieron y luego se descartaron.

Por ejemplo, la idea de que los planetas terrestres son gigantes gaseosos que han perdido sus envolturas de gas se propuso por primera vez hace unos 30 años. Los astrónomos la abandonaron después de que varios cálculos demostrasen que los gigantes de gas no podían formarse cerca de una estrella, donde encontramos actualmente los planetas rocosos.

Y la idea de que los planetas pueden migrar a lo largo de grandes distancias en un sistema planetario, también ha estado rondando desde hace años.

Lo nuevo e la re-ordenación de estos procesos, de forma que los gigantes gaseosos primero se forman y luego migran, perdiendo sus atmósferas conforme se acercan a la estrella madre. De pronto, parece obvio.

Aún queda mucho trabajo por hacer, desde luego. Nayakshin señala que el nuevo modelo aún no tiene en cuenta estructuras tales como el Cinturón de Kuiper o la Nube de Oort, y tampoco puede explicar la composición de los cometas.

Pero hay una idea de entusiasmo alrededor de esta idea que está logrando una considerable inercia en la comunidad. Puedes estar seguro de que los astrónomos estarán escrutando los detalles mientras escribo. Espero oír hablar mucho del tema en los próximos meses.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1012.1780: A New View On Planet Formation
Fecha Original: 10 de diciembre de 2010
Enlace Original

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Comments (10)

  1. Información Bitacoras.com…

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  2. [...] Nueva y elegante teoría explica el origen del Cinturón de Asteroides [...]

  3. No està muy bien explicado el tema, pero parece lògico que los planetas rocosos esten màs cercano a la estrella madre, debido a que la gravedad realiza su trabajo sobre los materiales màs pesados y no asì sobre los gases, es como si observàramos el trabajo de una centrìfuga.
    Por otro lado, sobre el giro de los planetas, es algo que siempre me ha inquietado, casi todos, con excepciòn de uno, giran contrario a la manecillas del reloj, esto pudiera ser obedeciendo el giro del brazo de la galaxia, pienso yo.

  4. Sólo felicitarte el año, querido Kanijo, y también a todos los lectores de tu imprescindible blog.
    Este post me ha parecido interesantísimo y perfectamente resumido y explicado. Pero ya nos tienes acostumbrados a estos niveles de calidad y amenidad.
    Un cordial saludo.

  5. Sardestron

    ¿ Y cómo se explican las lunas en este módelo cosmológico del Sistema Solar? Además, en los sistemas solares que se han podido indagar nunca se han encontrado cinturones de asteroides aledaños como para poder extrapolar la existencia de un radio crítico como el mencionado.
    Aún así, interesante teoría. Pero aún mejor el blog que nos la da a conocer. Gran trabajo.

  6. edivimo

    Lo mas interesante de estas teorías es que dentro de poco, cuando se encuentren y documenten más sistemas planetarios extrasolares, se va a poder contar con más evidencia para respaldar o rechazar este modelo.

  7. Muy buena hipótesis, Es atrayente por que es sencilla y explica el aspecto ese del cinturón de asteroides y la rotación de los planetas en un mismo sentido, Lo que no explica es las lunas y demás cosas,

    Además: este Modelo no Explica los miles de sistemas exoplanetarios que tienen un planeta gaseoso en su cercanías. ¿Por que estos Planetas gaseosos no han perdido su envoltura gaseosa? ¿Cuanto Tiempo se necesita para que ocurra esto? Tal Vez este equivocado, y sera que esos exoplanetas migraron muy después de la formacion de la estrella. y para que pierda su envoltura se necesita una migracion en los primeros años de la estrella,

    Yo pienso Que no existe un UNICO mecanismo de formacion planetaria, Debe haber muchos, Eso si, hay solo algunos que favorecen la estabilidad del sistema y como consecuencia la formación de vida inteligente,

    Un saludo!!!

  8. David

    Apoyo lo que dice Edgar, yo creo que la formación, dinámica y destino de los sistemas planetarios dependen de al menos dos grandes factores:

    1) El entorno: nube de gas, brazo de la galaxia, alta actividad estelar, interacciones gravitacionales, etc

    2) La estrella: tipo, cómo se formó, metalicidad, generación de la estrella (creo que el sol es de 3 generación), etc.

    En fin, lo que queda es crear un modelo que contemple con qué inicio el sistema y basado en dinámicas gravitacionales, describir su evolución.

    Por ejemplo de una estrella “pequeña” de baja metalicidad cabría esperar un sistema con un gigante gaseoso muy cerca de su estrella.

  9. OzzyBulla

    Respecto a a crítica de la explicación tradicional (acreción por gravedad a partir de un disco se acreción). Está claro que entre rocas atraídas habrían ocurrido impactos y no amalgama…salvo que los impactos reducen las rocas a arena, a polvo; el cual SI puede ser aglutinado por el cuerpo mayor (300 mts de diámetro parece ser el momento en que la gracedad pasa a ser mas determinate que la elecromagnética). Una vez que el cuerpo es sificientemente grande, puede absorber rocas mayores.

    Eso no quita que el modelo propuesto es claramente elegante y parece consistente.

  10. jurl

    Hombre, sin más detalles es difícil opinar. Esto, de entrada, se cisca la teoría del gran impacto para la formación de la Luna, desde luego no tiene en cuenta los KBOs, después estaría el tema de revisar todo el asuntillo de las diferencias isotópicas, el tema del bombardeo meteórico de la primera época del sistema solar tampoco tengo muy claro en qué lugar queda, y en general, asumir que vivimos en un planeta ctónico tiene una serie de problemas, porque la pérdida de una envoltura gaseosa previsiblemente considerable tendría que inducir algún tipo de descompresión en el núcleo desnudo resultante (y me pregunto si han considerado los efectos que eso tendría en la rotación). En realidad, la teoría es sugerente en cuanto a su parte mecánica, pero a falta de mayores detalles le veo los mismos problemas o más a la hora de afrontar la formación final de los cuerpos. Lo que no quiere decir que esté más o menos cerca de la verdad. De todos modos, si no estoy equivocado, se están observando ópticamente discos protoplanetarios con evidentes formaciones de cuerpos mucho más cerca que esa distancia de 50 UA.

    Yo creo que los campos electromagnéticos tuvieron un papel todavía por descubrir, independientemente de este modelo u otro, alguien tendrá que reciclar las ideas de Hannes Alfvén antes o después, y no me refiero a su cosmología, sino a su plasmación concreta en la planetogénesis.

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