El material que cae sobre el núcleo de un gigante gasífero en crecimiento puede proporcionar el empuje necesario para evitar que el planeta recién nacido se convierta en su estrella, sugiere una nueva investigación.
El nuevo descubrimiento podría resolver el misterio de 30 años de cómo gigantes gaseosos como Júpiter sobreviven a su período de formación. El nuevo estudio muestra cómo el calor del material que cae puede crear una fuerza capaz de alejar el planeta evolutivo de su sol.
“Nuestros cálculos muestran que los planetas embrionarios pueden migrar hacia el exterior a medida que se forman o permanecer cerca de la órbita donde se están formando, en lugar de migrar hacia el interior y terminar en una órbita muy cercana a la estrella”, dijo la coautora del estudio Gloria Koenigsberger, del Instituto de Ciencias Físicas en México.
Koenigsberger formó parte de un equipo de científicos liderado por Pablo Benítez-Llambay, de la Universidad Nacional de Córdoba en Argentina, que simularon cómo esta fuerza afecta al desarrollo de gigantes de gas en nuestro sistema solar y más allá.
“Esto nos dice las condiciones bajo las cuales un sistema planetario, como nuestro sistema solar, puede formarse”, dijo.
Calentando las cosas
El modelo ampliamente aceptado de formación de gas-gigante requiere que se forme un núcleo sólido a partir de un disco de gas y polvo que orbita una nueva estrella. En el atestado sistema, el núcleo joven agrega constantemente material del disco que lo rodea a su masa creciente. Si este núcleo crece lo suficientemente rápido, puede llegar a ser lo suficientemente masivo como para generar gas y construir un planeta gigante antes de que el gas se disipe durante los primeros 10 millones de años de vida del disco.
El gigante gaseoso Júpiter puede ser una vista familiar en el cielo nocturno, pero cómo se forma sigue siendo un misterio.
El problema reconocido desde hace mucho tiempo, sin embargo, es que el núcleo en crecimiento crea ondas en el disco que debe hacer que la espiral hacia adentro más rápido de lo que puede crecer. Los núcleos pueden alcanzar una órbita estable en el sistema solar primitivo como planetas “super-Tierra”, o pueden espiralarse hacia la estrella.
En el nuevo estudio, los científicos desarrollaron una simulación que reveló un nuevo giro que podría impedir que los núcleos gaseosos en crecimiento migraran hacia adentro en una espiral de muerte. Según su investigación, a medida que el material del disco cae hacia el núcleo, libera calor. Si este material golpea la superficie del núcleo, el choque produce calor, irradiando energía lejos del planeta. Este calor se transfiere al gas cerca del planeta.
Debido a la rotación del planeta y al flujo del gas en el disco en órbita alrededor de la estrella, se forman lóbulos de material calentado delante y detrás del núcleo joven. Mientras que el calor hace que ambos lóbulos se expandan y se vuelvan menos densos, la región de seguimiento recibe más calor, apuntaron los investigadores. Como resultado, el embrión en crecimiento es empujado más hacia adelante que hacia atrás a lo largo de su trayectoria orbital, creando lo que los autores del estudio llaman un “par de calentamiento” que finalmente empuja al embrión joven hacia afuera, alejándolo de su sol.
Cuánto empuja hacia afuera el planeta en crecimiento depende del disco mismo.
“Los sistemas planetarios como el nuestro sólo pueden formarse a partir de discos en los que hay suficiente material sólido que, al ser utilizado por el protoplaneta, puede conducir a un par de calentamiento suficientemente grande -uno que puede evitar que los planetas rocosos se hundan hacia la estrella huésped y puede ayudar a los embriones a migrar más allá de la línea de nieve, donde más tarde pueden producir grandes cantidades de gas y convertirse en gigantes de gas”, dijo Koenigsberger.
La cantidad de material sólido en un disco depende de cuántos elementos más pesados que el helio están presentes – una característica astronómica llamada metalicidad. Debido a que el maquillaje del disco está relacionado con la composición de la estrella – que se formó a partir del disco inicial, más grande – la simulación puede explicar la correlación observada de los gigantes gaseosos encontrados en sistemas con una estrella de alta metalicidad.
Los resultados, junto con un artículo correspondiente de News & Views, fueron publicados en línea hoy (1 de abril) en la revista Nature.
