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La diferencia entre ellos y nosotros. Una historia de sistemas planetarios

¿Qué tan especiales somos? Pensemos en nuestro sistema solar. La imagen más común, esa que nos han mostrado desde la educación primaria, es la de una bonita estrella amarilla-blanca rodeada por una amistosa escolta de planetas —los rocosos y los gaseosos—, un cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter y muchos cometas zumbando de vez en cuando por ahí. Sin duda, la fotografía que tenemos en la cabeza es la de un sistema solar plano, ordenado y preciso como un reloj caro.

Ahora imaginemos cómo son los más de 460 sistemas planetarios encontrados hasta ahora —sólo en los linderos de la vecindad solar. ¿Se parecerán al sistema solar? ¿También serán planos y ordenados como el nuestro?

La respuesta corta es no, pero la respuesta larga incluye algunos ¿porqué no?

Hasta el momento, la gran mayoría de los exoplanetas y sistemas planetarios estudiados muestran órbitas muy excéntricas, inclinadas y desordenadas. En muchos casos, la distancia a su estrella sugiere que los planetas, sobre todo los más grandes (llamados Júpiter caliente), han migrado hacia, y desde, distintas órbitas. En más de alguna ocasión se ha reportado que un planeta está siendo tragado y destruido por su estrella progenitora o que modelos computacionales sugieren que tarde o temprano un exoplaneta podría salir disparado del sistema, debido a los inestables movimientos alrededor de su estrella.

Nuestro sistema solar parecería ser la excepción y no la norma, pero ¿porqué? Si las órbitas de los exoplanetas en sus estrellas han sido perturbadas, ¿cómo y cuando ocurrió esto? Parece que con las nuevas generaciones de telescopios y radiotelescopios, los astrónomos comienzan a responder algunas de estas preguntas.

Las estrellas se forman dentro de enormes nubes de gas (en su mayoría hidrógeno) y polvo de antiguas generaciones de estrellas. Las nubes no son homogéneas y los grumos más densos de la nube comienzan a atraer más y más gas, formando los primeros aspirantes estelares. Conforme cae gas hacia estas protoestrellas, se forma un disco que las alimenta. A estos discos se les llama protoplanetarios (proto viene de πρωτο, primero).

Cuando la densidad y temperatura central son suficientes para mantener reacciones nucleares, nace la estrella; mientras tanto, el disco protoplanetario es barrido y limpiado por los vientos de la joven estrella. Pero dentro del disco hay algo: una parte del gas y del polvo se aglomeró para formar planetas; unos grandes, otros pequeños, unos rocosos y otros gaseosos, pero todos en una franja central a lo largo del disco. Es decir, casi en el mismo plano. Así se formó nuestro sistema solar.

Sin embargo, por lo encontrado en otros sistemas, muchos de los exoplanetas tienen órbitas muy desordenadas. Una hipótesis para explicar esto sugiere que en las etapas tempranas, los discos protoplanetarios sufrieron perturbaciones que produjeron planetas con movimientos excéntricos e inclinados. La idea es buena pero muy difícil de comprobar observacionalmente… hasta ahora.

El día de hoy se publica un artículo en la revista Nature donde se muestran observaciones sin precedentes de un par de estrellas y sus discos protoplanetarios a muy corta distancia entre ellas. Usando datos del conjunto de antenas ALMA, en el desierto chileno, los astrónomos encontraron que los discos de gas y polvo del par llamado HK Tau, están desalineados con respecto al plano de su órbita. Es la primera vez que un sistema estelar tan joven y cercano es explorado de esta manera. La edad estimada no supera los 5 millones de años (nuestro Sol, en comparación, tiene 4,500 millones de años) y la separación entre ellas es de unos 58,000 millones de kilómetros, algo como 13 veces la distancia de Neptuno al Sol.

Composición de observaciones con Hubble y ALMA del sistema HK Tau.

Composición de observaciones con Hubble y ALMA del sistema HK Tau.

Varios trabajos computacionales ya habían predicho que los discos protoplanetarios a corta distancia influirían gravitacionalmente entre si, provocando desviaciones en su inclinación y órbitas. Sin embargo, lo reportado por Eric Jensen del Swarthmore College en Pennsilvania y Rachel Akeson del NASA Exoplanet Science Institute en California, confirma lo anticipado por modelos y simulaciones.

“Existen las condiciones necesarias para desalinear y modificar las órbitas planetarias” señalan en el artículo, pero además “estas condiciones están presentes en el momento de la formación planetaria y aparentemente son debidas a procesos de formación en pares de estrellas”. Sólo en sistemas binarios jóvenes y cercanos a la Tierra es posible descubrir con detalle las dimensiones y movimientos del gas y el polvo en sus discos. El joven sistema se encuentra a unos 450 años luz de la Tierra y las observaciones con los radiotelescopios de ALMA permiten a los investigadores crean un modelo en 3D de HK Tau.

En imágenes tomadas con el Telescopio Espacial Hubble puede verse que el disco de HK Tau B está de costado, bloquea la luz de la estrella y muestra una larga línea de gas y polvo en la parte media. Por otro lado, en HK Tau A su disco no está definido debido a la inclinación en nuestra línea de visión. El movimiento del gas detectado con ALMA muestra claramente que los discos están rotando, pero no en el mismo plano. Si dentro de los discos se están formado planetas, los jalones gravitacionales desviarán sus órbitas, produciendo sistemas planetarios desordenados, muy diferentes al nuestro. Precisamente lo que se observa: muchos exoplanetas giran desalineados entre ellos o fuera del plano de la estrella, como si tiempo atrás hubieran sido perturbados por algo. Su formación en sistemas binarios podría ser la respuesta.

Sin embargo, HK Tau es sólo un caso entre miles, tal vez millones. De manera que más observaciones, en otros sistemas similares son necesarios. Aún más, se piensa que el Sol nació junto a muchas más estrellas, en un grupo. ¿Porqué entonces vivimos en un sistema con planetas muy cerca del plano de rotación del Sol? ¿Porqué las órbitas en el sistema solar son tan circulares y en la gran mayoría de los exoplanetas son tan excéntricas? ¿O será que nuestra estrella nació sola?…

Comparando nuestro sistema solar con los muchos que hay en la galaxia, podríamos decir por el momento que sí, somos un poco especiales en esta vasta arena cósmica.

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2 Comentarios en La diferencia entre ellos y nosotros. Una historia de sistemas planetarios

  1. BERNARDO DE LA TORRE GOMEZ // agosto 13, 2014 en 12:45 am // Responder

    A proposito de ideas de moda,cual es tu opinion sobre la teoria del BIOCENTRISMO?

    Me gusta

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