Un nuevo estudio explica que los planetas gaseosos jóvenes, en sus primeras etapas, pueden ser tremendamente achatados. Algo que puede ser muy útil para comprender qué modelo, sobre la formación de planetas, es el que mejor encaja en cada escenario. Los datos que han obtenido son muy interesantes.
Los planetas gaseosos jóvenes están tremendamente achatados, según una simulación
Los planetas comienzan su vida en un círculo de gas y polvo en rotación. Es lo que se conoce como un disco protoplanetario. Un grupo de investigadores ha recurrido a simulaciones por ordenador para entender cómo son los planetas gaseosos recién nacidos. Lo que muestran los datos es que los planetas gaseosos jóvenes son extremadamente achatados. El dato no es una simple curiosidad, porque ayudará a entender mejor cómo se forman los planetas. Además, en el mundo real, estamos hablando de algo que es muy difícil.
Captar protoplanetas, que acaban de formarse y todavía se encuentran en el disco protoplanetario, es muy complejo. Hasta el punto de que sólo se conocen tres protoplanetas de estas características. A eso hay que sumarle que dos se encuentran en el mismo sistema: PDS 70. Los investigadores necesitan encontrar sistemas que sean jóvenes y lo suficientemente cercanos a la Tierra como para poder detectarlos. Si es así, es posible captar la tenue luz que procede del planeta y distinguirlo del disco. El proceso de formación de planetas dura poco.
En apenas unos millones de años (un suspiro en la escala astronómica), los planetas terminan su formación. Por lo que hace falta tener cierto grado de suerte para captar un planeta en ese proceso. Un grupo de investigadores ha recurrido a las simulaciones por ordenador para determinar las propiedades de los protoplanetas gaseosos, que están formándose en un disco protoplanetario, en diferentes condiciones térmicas. Las simulaciones son suficientemente precisas para poder ver la evolución de ese planeta hipotético.
¿Cómo comienzan los planetas?
Estas simulaciones, como podemos sospechar, requieren mucha potencia de procesado. Se han llevado a cabo en DiRAC, una supercomputadora de Reino Unido que se utiliza para astrofísica. Generalmente, explican los investigadores, en un disco se forman varios planetas. El estudio ha determinado que los protoplanetas tienen una forma conocida como esferoide oblato (algo similar a los M&Ms o los lacasitos) en lugar de ser esféricos. Crecen adquiriendo gas, principalmente, a través de los polos en lugar del ecuador.
Técnicamente, los planetas del Sistema Solar son esferoides oblatos. Su achatamiento, sin embargo, es pequeño. Saturno, por ejemplo, está achatado en un 10%. Júpiter en un 6%. La Tierra, sin embargo, lo está tan solo en un 0,3%. En comparación, el achatamiento típico de los planetas jóvenes gaseosos (es decir, protoplanetas) es de un 90%. Este achatamiento tan pronunciado afectará a las propiedades observadas en cada protoplaneta. Es algo que debe ser tomado en cuenta al interpretar las observaciones que se realicen.
La teoría más ampliamente aceptada para la formación de planetas es la conocida como acreción del núcleo. En este modelo, las pequeñas partículas de polvo, más pequeñas incluso que la arena, colisionan entre sí, se agrupan y, con el tiempo, crecen hasta convertirse en objetos más grandes. Cuando se forma un núcleo suficientemente masivo, atrae gas del disco y se forma un gigante gaseoso. Este método, por tanto, plantea que los planetas se forman desde una escala pequeña y todo el proceso dura varios millones de años.
Aunque los planetas gaseosos jóvenes podrían estar achatados, la Tierra no lo estaba…
La idea opuesta es la inestabilidad del disco. En este modelo, el disco protoplanetario, en torno a una estrella joven, es inestable desde el punto de vista gravitacional. Por lo que termina fragmentándose en diferentes piezas que se convierten en planetas. La teoría de acreción del núcleo es popular desde hace mucho tiempo y es capaz de explicar muchos aspectos de la formación del Sistema Solar. Sin embargo, el de inestabilidad del disco explica mejor algunos sistemas exoplanetarios descubiertos últimamente, como aquellos con gigantes gaseosos cerca de su estrella.
Esta teoría resulta muy atractiva porque permite la formación del planeta en apenas miles de años. Algo que encaja con las observaciones que indican que hay planetas gaseosos jóvenes en discos muy jóvenes. El estudio se ha centrado en gigantes gaseosos formados por medio de este método. El achatamiento se debe a que se forman por la compresión de una estructura que ya está achatada (el disco protoplanetario) y también por su rotación. Eso sí, aunque estos protoplanetas estén muy achatados, sus núcleos no, como mucho un 20%.
Así que con el paso del tiempo se vuelven más esféricos. Los planetas rocosos, por su parte, no pueden formarse por inestabilidad del disco. Se forman por medio de la acreción del núcleo. Son muy densos como para que puedan achatarse hasta este extremo (y por tanto, la Tierra en su infancia no llegó a estar muy achatada). Los investigadores destacan que, ahora, la llegada de modelos por ordenador más sofisticados, y observatorios cada vez más potentes, abren las puertas a nuevos trabajos que comparen teoría con observaciones. ¿Qué descubrimientos nos esperan?
Estudio
El estudio es A. Fenton y D. Stamatellos; «The 3D structure of disc-instability protoplanets». Publicado en la revista Astronomy & Astrophyisics el 6 de febrero de 2024. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: The Conversation
