Un nuevo modelo explica por qué parece haber planetas ausentes. Es decir, la falta de mundos que tengan unas características determinadas. Lo más interesante es que se remontaría a la formación del sistema planetario y, además, puede tener otras implicaciones para algunos mundos…
Los planetas ausentes en ciertas franjas
Un grupo de investigadores ha desarrollado un modelo que tiene en cuenta la interacción de fuerzas en planetas recién nacidos. Puede explicar dos observaciones que resultan desconcertantes, derivadas de los más de 3800 sistemas planetarios que han sido analizados hasta la fecha. Un de esos dilemas es el del llamado valle de radio. Hace referencia a la rareza de planetas con un radio aproximado de 1,8 veces el de la Tierra. El telescopio Kepler observó planetas de este tipo con una frecuencia de 2 a 3 veces inferior que el de otros mundos.
Concretamente, encontró muchas más supertierras (con un radio de 1,4 veces el de la Tierra) y minineptunos, con radios de hasta 2,5 veces. El segundo misterio es el denominado guisantes en una vaina se refiere a la presencia de planetas, de tamaños similares, que han sido observados en cientos de sistemas planetarios. Algunos ejemplos son los sistemas de TRAPPIST-1 y Kepler-223. Además, muestran órbitas planetarias con una armonía casi musical. Los investigadores explican que creen ser los primeros en explicar el valle de radio con éxito.
Han desarrollado un modelo de formación de planetas y evolución dinámica que es capaz, por sí mismo, de tener en cuenta los diferentes límites establecidos por las observaciones del universo. También han logrado mostrar que un modelo de formación de planetas que incorpore los impactos gigantes es consistente con la característica de guisantes en una vaina de algunos sistemas. Para llegar a estos resultados, los investigadores han tenido que recurrir a la ayuda de un superordenador para simular los primeros momentos de un sistema planetario.
Desarrollando las primeras etapas de un sistema planetario
Han simulado los primeros 50 millones de años de desarrollo de los sistemas planetarios, utilizando un modelo de migración de planetas. En ese modelo, los discos de polvo y gas protoplanetarios dan lugar al nacimiento de planetas jóvenes que también interactúan con los discos. Esto hace que se acerquen más a su estrella y que queden atrapados en cadenas de resonancia orbital. Es decir, varios planetas están en órbitas que son resonantes con sus vecinos. Esas cadenas se rompen a los pocos millones de años, cuando desaparece el disco protoplanetario.
Sin esa fuente de inestabilidades orbitales, uno o más planetas terminan colisionando entre sí. Estos modelos de migración planetaria se han utilizado para estudiar los sistemas planetarios que han logrado retener sus cadenas de resonancia orbital. Por ejemplo, en 2021 usaron un modelo de migración para calcular la cantidad máxima que, el sistema de siete planetas TRAPPIST-1, hubiese podido soportar durante su infancia. Es decir, en busca de entender cómo pudo aguantar el bombardeo de su infancia y retener su estructura armoniosa.
Según cuentan los investigadores, la migración de planetas jóvenes hacia sus estrellas provoca una superpoblación. A menudo, el resultado es una colisión cataclísmica que hace que los planetas pierdan sus atmósferas ricas en hidrógeno. Esto quiere decir que los impactos gigantes, como el que formó la Luna, pueden ser un resultado probable, y frecuente, de la formación de planetas. Es algo que resulta particularmente interesante por las implicaciones que podría tener para la vida. A fin de cuentas, se ha planteado que la presencia de un satélite grande podría ser imprescindible.
Los planetas ausentes son, en realidad, una consecuencia de la formación de sistemas planetarios
La investigación sugiere que los planetas surgen con dos aspectos diferentes. Por un lado, podemos tener supertierras, que son secas, rocosas y un 50% más grandes que la Tierra. También minineptunos que son ricos en agua congelada y tienen unas 2,5 veces el tamaño de nuestro planeta. Las nuevas observaciones, según cuentan, parecen apoyar sus resultados. Algo que entra en conflicto con la visión tradicional de que tanto supertierras como minineptunos son, exclusivamente, mundos rocosos y secos. El trabajo es muy interesante.
Apoyándose en sus hallazgos, los investigadores han realizado predicciones que podrán ponerse a prueba con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Sugieren, por ejemplo, que una fracción de planetas, con el doble de tamaño de la Tierra, habrán retenido su atmósfera original, rica en hidrógeno, y serán ricos en agua. En los próximos años, con la ayuda del nuevo telescopio espacial, se podrá obtener multitud de información. El modelo, al final, parece que indica que, simplemente, el misterio de los planetas ausentes no es tal.
Simplemente, por el proceso de formación, es mucho más habitual que surjan planetas con tamaños menores o superiores a 1,8 veces el de la Tierra. La implicación de la frecuencia de impactos gigantes puede resultar importante para aquellos estudios que intentan entender la posibilidad de que aparezca la vida en otros mundos. Hay que recordar, sin embargo, que no todos los astrónomos están de acuerdo en que la presencia de un satélite grande, como la Luna, sea imprescindible para que pueda aparecer la vida…
Estudio
El estudio es A. Izidoro, H. Schlichting, A. Isella et al.; «The Exoplanet Radius Valley from Gas-driven Planet Migration and Breaking of Resonant Chains». Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 2 de noviembre de 2022. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
