Resuelven una incógnita sobre la formación de planetas gigantes distantes

A contramano de lo que sucede en la realidad, las teorías actuales predicen que colosos como Júpiter no deberían ser encontrados con tanta frecuencia alrededor de las estrellas. Hasta ahora, no existía una propuesta que resolviera esa incoherencia entre los cálculos y lo que se observa mediante los telescopios. Pero un investigador del Observatorio Astronómico de Córdoba, junto a pares de México y Francia, halló una posible explicación.

El sistema solar comenzó a formarse hace aproximadamente 4.500 millones de años. Nuestra estrella central nació a partir de una sobredensidad inicial en una nube de gas, cuya fuerza gravitatoria fue atrayendo material residual de la explosión de supernovas en el espacio.

En ese proceso, el Sol elevó su temperatura y en su interior empezaron a desencadenarse reacciones nucleares. A su alrededor, en forma de un disco circular y chato, quedó una nube de gas y partículas de polvo diminutas, incluso mucho más pequeñas que la fina arena de la playa.

Estas partículas –cuyas dimensiones no superaban una milésima de milímetro– fueron uniéndose entre sí como resultado de fuerzas eléctricas, colisiones y otros procesos, hasta alcanzar un tamaño crítico, en el que la gravedad se convirtió en la fuerza más importante. En ese momento se inicia la acreción, el proceso por el cual un embrión planetario continuará acumulando material.

Cuando el nuevo cuerpo adquiera dimensiones considerables –por ejemplo, similares a las de la Tierra– empezará a interactuar gravitatoriamente con el disco de gas de una manera muy particular. De ello resultará una fuerza neta que provocará que el planeta cambie de órbita y vaya cayendo hacia el Sol.

Es lo que se conoce como migración planetaria y dura de miles a cientos de miles de años. Es un fenómeno por el cual la órbita de los planetas en formación se va achicando y acelerando progresivamente, como dibujando una espiral hacia el Sol.

El problema con este modelo es su dificultad para explicar la existencia de planetas gigantes, como Júpiter, a grandes distancias de su astro central. La teoría predice que su ocurrencia debería ser excepcional. Sin embargo, las observaciones con modernos telescopios refutan esos cálculos y resulta común encontrar a esos colosos en otros sistemas planetarios.

Hasta ahora, los astrónomos no podían explicar fácilmente por qué estos cuerpos titánicos estaban tan lejos de la estrella, puesto que la migración debería haberlos acercado significativamente a su astro central, no permitiéndoles ganar suficiente masa como para crecer.

La clave para resolver este escollo fue descubierta por Pablo Benítez-Llambay, becario del Conicet y profesor del Observatorio Astronómico de Córdoba. Junto a pares de México y Francia, él identificó un mecanismo que reduce significativamente o incluso revierte la velocidad de la migración y posibilita la formación de planetas gigantes distantes del astro central. Lo denominaron heating torque, que en español podría entenderse como torque por calentamiento.

La originalidad de la idea radica en su simpleza. El planeta crece por el material que va cayendo sobre él. Esas colisiones generan un incremento de temperatura, tanto por la fricción con la atmósfera como por su abrupto impacto contra su superficie. Como consecuencia, el calor que irradia el incipiente planeta genera una zona de mayor densidad (más fría) y otra de menor densidad (más caliente) en torno a su cuerpo. Esto produce un desbalance en la fuerza gravitatoria que termina impulsando al planeta en el sentido contrario de la migración estándar. De esta forma, en lugar de acercarse al Sol, se aleja. Es como si sobre el planeta en formación se aplicara una “palanca hacia afuera.

En esto también es crucial la velocidad con que crece el planeta. Cuando duplique su masa en períodos mayores a 100 mil años, seguirá migrando en dirección hacia la estrella. Pero cuando esta duplicación suceda en etapas de entre 30 mil y 60 mil años, el heating torque tenderá a alejarlo del astro.

La comprobación de esta propuesta fue realizada a través de diferentes simulaciones numéricas en ordenadores. Los resultados corroboraron la robustez de la hipótesis. De todos modos, Benítez-Llambay advierte que su aporte constituye el paso inicial y que este nuevo mecanismo deberá ser estudiado en profundidad en el futuro.

(UNC/DICYT)