Los sistemas planetarios jóvenes tienen barrera 'a prueba de bebés'

Actualizado 10/10/2019 17:34:30 CET
Un límute alrededor de las estrellas actúan como barrera proptectora para los planetas en formación
Un límute alrededor de las estrellas actúan como barrera proptectora para los planetas en formación - MPIA GRAPHICS DEPARTMENT

   MADRID, 10 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Simulaciones dirigidas por Mario Flock, del Instituto Max Planck de Astronomía, han demostrado que los sistemas planetarios jóvenes exhiben una barrera protectora de su estrella "a prueba de bebés".

   Los mecanismos físicos se combinan para evitar que los planetas jóvenes en las regiones internas se zambullan fatalmente en la estrella. Procesos similares también permiten que los planetas nazcan cerca de las estrellas, a partir de guijarros atrapados en una región cercana a la estrella.

   La investigación, que ha sido publicada en la revista Astronomy & Astrophysics, explica los hallazgos de las misiones Kepler que muestran una gran cantidad de súper-Tierras que orbitan sus estrellas muy de cerca, en el borde de la región a prueba de bebés.

   Cuando nace un niño, los padres se asegurarán de que su hogar esté a prueba de bebés, estableciendo barreras de seguridad que lo mantengan alejado de áreas particularmente peligrosas. Una nueva investigación sobre la formación de planetas muestra que sucede algo muy similar en los sistemas planetarios jóvenes.

   Los planetas se forman alrededor de una estrella joven, que está rodeada por un disco de gas y polvo. Dentro de este disco protoplanetario, los granos de polvo se unen y se hacen cada vez más grandes. Después de unos pocos millones de años, han alcanzado unos pocos kilómetros de diámetro. En ese punto, la gravedad es lo suficientemente fuerte como para juntar tales objetos para formar planetas, objetos redondos, sólidos o con un núcleo sólido, con diámetros de unos pocos miles de kilómetros o más.

   Al igual que los niños pequeños, los objetos sólidos en un sistema planetario tan joven tienden a moverse en todas las direcciones, no solo orbitando alrededor de la estrella, sino que también se desplazan hacia adentro o hacia afuera. Esto puede llegar a ser potencialmente fatal para los planetas que ya están relativamente cerca de la estrella central.

   Cerca de la estrella, solo encontraremos planetas rocosos, con superficies sólidas, similares a nuestra Tierra. Los núcleos planetarios solo pueden capturar y mantener cantidades significativas de gas para convertirse en gigantes gaseosos mucho más lejos, lejos de la estrella caliente. Pero el tipo más simple de cálculo para el movimiento de un planeta cerca de la estrella, en el gas de un disco protoplanetario, muestra que dicho planeta debería desplazarse continuamente hacia adentro, hundiéndose en la estrella en una escala de tiempo de menos de un millón de años, mucho más corto que la vida útil del disco.

   Si esta fuera la imagen completa, sería desconcertante que el satélite Kepler de la NASA, al examinar estrellas similares al sol (tipos espectrales F, G y K), encontrara algo completamente diferente: numerosas estrellas orbitan muy de cerca las llamadas super-Tierras, planetas rocosos que son más masivos que nuestra propia Tierra.

   Este fue el rompecabezas que Mario Flock, un líder del grupo en el Instituto Max Planck de Astronomía, se propuso resolver, junto con colegas del Laboratorio de Propulsión a Chorro, la Universidad de Chicago y la Universidad Queen Mary de Londres.

   Sus resultados fueron inequívocos y sugieren dos posibles razones detrás de la ocurrencia común de planetas en órbita cercana. La primera es que, al menos para los planetas rocosos con masas de hasta 10 veces la masa de la Tierra ("súper-Tierras" o "Mini-Neptunas"), esos primeros sistemas estelares son a prueba de bebés.

   La barrera de seguridad que mantiene a los planetas jóvenes fuera de la zona de peligro funciona de la siguiente manera. Cuanto más nos acercamos a la estrella, más intensa es la radiación de la estrella. El límite interior llamado frente de sublimación de silicato, la temperatura del disco se eleva por encima de 1200 K, y las partículas de polvo (silicatos) se convertirán en gas. El gas extremadamente caliente dentro de esa región se vuelve muy turbulento. Esta turbulencia transporta el gas hacia la estrella a alta velocidad, adelgazando la región interna del disco en el proceso.

   Cuando una joven súper-Tierra viaja a través del gas, generalmente va acompañada de gas que gira conjuntamente con el planeta en una trayectoria orbital similar a una herradura. A medida que el planeta se desplaza hacia adentro y alcanza el frente de sublimación de silicato, las partículas de gas que se mueven desde el gas caliente más delgado al gas más denso fuera del límite le dan al planeta una pequeña patada.

   En esta situación, el gas ejercerá una influencia (en términos físicos: un par) en el planeta que viaja, y crucialmente, debido al salto en la densidad, esa influencia alejará al planeta del límite, radialmente hacia afuera. De esta manera, el límite sirve como barrera de seguridad, evitando que los planetas jóvenes se hundan en la estrella.

   Y la ubicación del límite para una estrella similar al sol, según lo predicho por la simulación, corresponde al límite inferior para períodos orbitales encontrados por Kepler. Como dice Mario Flock: "¿Por qué hay tantas súper-Tierras en órbita cercana, como nos ha demostrado Kepler? Porque los sistemas planetarios jóvenes tienen una barrera a prueba de bebés incorporada".

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