Desde hace tiempo, una de las grandes preguntas sobre el Sistema Solar es en qué lugar se formaron los gigantes gaseosos. Ahora, el viaje de Júpiter podría estar mucho más claro gracias al estudio de los asteroides con los que comparte su misma órbita…

Los asteroides troyanos cuentan el viaje de Júpiter

Los gigantes gaseosos son un caso de estudio muy llamativo. En torno a otras estrellas, hemos encontrado multitud de ellos en órbitas muy cercanas a sus astros. Estos exoplanetas son lo que conocemos popularmente como júpiteres calientes. Según la teoría más aceptada, debieron formarse mucho más lejos y acercarse poco a poco hasta su estrella. Ahora, un grupo de investigadores han descubierto el viaje de Júpiter gracias a diferentes simulaciones. Les ha permitido explicar cuál habría sido su evolución hace 4 500 millones de años.

Unos asteroides desvelan el viaje de Júpiter
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Júpiter visto por la sonda Cassini. Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute – National Aeronautics and Space Administration

En aquel momento, Júpiter acababa de formarse, al igual que el resto de planetas del Sistema Solar. Los planetas se formaron gradualmente a partir del polvo cósmico que rodeaban al Sol. Estaban dentro del disco protoplanetario, formado por polvo y gas. En aquel momento, según las simulaciones, Júpiter seguramente no era más grande que la Tierra. Según la simulación, el planeta más grande del sistema se formó cuatro vees más lejos de lo que se encuentra en la actualidad. Fue migrando con el paso del tiempo hasta su ubicación final.

Pero, ¿cómo lo podrían saber los investigadores? Las evidencias se encuentran en los asteroides troyanos. Son asteroides que comparten la órbita de Júpiter. Están compuestos por dos grupos que se encuentran a la misma distancia del Sol. Pero orbitan por delante y por detrás del planeta, en los puntos de Lagrange L4 y L5, respectivamente. Lo más llamativo es que el reparto entre ambos grupos no es simétrico. Hay alrededor de un 50% más de asteroides en el grupo frontal en comparación al trasero. Y esa fue una clave para los investigadores.

La captura de los asteroides troyanos durante el viaje de Júpiter

Porque, como explican, siempre ha sido un misterio. ¿Por qué se producía esa discrepancia? Hasta ahora, no había una explicación de por qué los dos grupos de asteroides no eran, aproximadamente, idénticos. El viaje de Júpiter en su pasado podría tener la clave. Tanto su formación como su movimiento podría explicar cómo adquirió sus asteroides troyanos. La única explicación posible, según las simulaciones, es que se formó cuatro veces más lejos de lo que está hoy en día. Durante el viaje de Júpiter, su gravedad atrapó más asteroides delante que detrás.

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En este gif puedes ver los movimientos de los asteroides troyanos de Júpiter, que pasan constantemente de los puntos L4 a L5 utilizando L3 como un lugar de paso (L3 es muy inestable en la escala del Sistema Solar).

Esa migración pudo durar, aproximadamente, unos 700 000 años. Debió suceder, aproximadamente, unos 2 o 3 millones de años después de que fuese poco más grande que la Tierra. La travesía de Júpiter lo llevó a describir una órbita cada vez más cerrada. Poco a poco, fue recortando distancias con el Sol. Todo ello posible gracias a las interacciones gravitatorias con el gas que había a su alrededor. Es decir, todavía en el interior del disco protoplanetario que dio lugar al nacimiento del Sistema Solar.

Las simulaciones muestran que los asteroides troyanos fueron atrapados cuando Júpiter era un planeta joven. Cuando ni siquiera tenía atmósfera. Por lo que estos asteroides deberían ser el mismo material que formó su núcleo hace miles de millones de años. En 2021, la sonda Lucy, de la NASA, viajará a su órbita para estudiar seis asteroides troyanos. Nos podrían contar información muy interesante sobre la formación del planeta. Los investigadores también creen que Saturno, Urano y Neptuno pudieron migrar de forma similar.

Una travesía diferente…

Este planteamiento es muy diferente al del Grand Tack. En ese escenario, se explica que Júpiter y Saturno llegaron a adentrarse hasta el interior del Sistema Solar. Fue la interacción entre ambos gigantes gaseosos la que impidió que terminasen en órbitas muy cercanas al Sol (mucho más pequeñas que la de Mercurio) o, quizá, incluso estrellándose con nuestra estrella. En este escenario, el Grand Tack no parecería encajar, ya que Júpiter debió terminar en la posición que ocupa en la actualidad. Pero es otro planteamiento.

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Júpiter, visto desde el Polo sur, fotografiado por la sonda Juno. Crédito: Alejandro Riveiro/Astrobitácora

A fin de cuentas, lo más importante es que se trata de otro planteamiento para entender mejor cómo pudo ser la evolución del Sistema Solar durante sus primeras etapas. Hay que decir, además, que el viaje de Júpiter presentado en este nuevo estudio tiene un fundamento muy sólido. Los asteroides troyanos permiten explicar cómo se produjo esa migración. Además, permite explicar su distribución y por qué son más abundantes en el punto de Lagrange L4 que en el punto L5. Encaja muy bien con lo que podemos observar.

No quiere decir, sin embargo, que sea lo correcto. Pero con cada hipótesis que se plantea, vamos avanzando poco a poco hacia entender mejor cómo fue la evolución del Sistema Solar. ¿Qué mecanismo hizo que no tengamos un júpiter caliente en este pequeño rincón de la Vía Láctea? Puede que no sea común y que solo suceda bajo ciertas circunstancias. O quizá sea más habitual y, simplemente, todavía no hemos detectado muchos mundos así porque, por su distancia a sus estrellas, es más difícil detectar la cantidad de luz que bloquean al pasar delante de sus estrellas…

Estudio

El estudio es S. Pirani, A. Johansen, B. Bitsch et al; «The consequences of planetary migration on the minor bodies of the early Solar System». Publicado en la revista Astronomy & Astrophysics el 12 de febrero de 2019. Puede ser consultado en este enlace.

Referencias: Phys