¿Es un planeta desconocido?

La Universidad de Michigan de Seth Jacobson, socios de China y Francia, ha desarrollado una nueva teoría que podría ayudar a resolver el misterio galáctico de cómo evolucionó nuestro sistema solar. En particular, ¿cómo llegan los gigantes gaseosos Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno a donde están, orbitando alrededor del sol como lo hacen?

La investigación también tiene implicaciones sobre cómo planetas tierra ¿Cómo es la Tierra? La probabilidad de que el quinto gigante gaseoso se esconda a 50 mil millones de millas de distancia.

«Nuestro Sistema solar No siempre ha sido así hoy en día. «Las órbitas de los planetas han cambiado radicalmente a lo largo de su historia», dijo Jacobson, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Ambientales de la Tierra en la Facultad de Ciencias Naturales. «Pero podemos averiguar qué pasó».

El estudio, publicado en la revista Naturaleza: da una explicación de lo que pasó el 27 de abril gigantes gaseosos en otros sistemas solares como el nuestro.

ella es una hermosa modelo

Las estrellas nacen de nubes masivas y giratorias de gas cósmico: polvo. Cuando nuestro sol entró en erupción, el sistema solar primitivo todavía estaba lleno del disco de gas original, que desempeñó un papel integral en la evolución de las formaciones planetarias, incluidos los gigantes gaseosos.

A fines del siglo XX, los científicos comenzaron a creer que los gigantes gaseosos originalmente giraban alrededor del Sol en órbitas ordenadas, compactas y uniformes. Júpiter, Saturno y otros, sin embargo, se han colocado durante mucho tiempo en órbitas relativamente largas, oblicuas y extendidas.

Entonces, la pregunta para los investigadores ahora es: «¿Por qué?»

En 2005, un equipo internacional de científicos sugirió la respuesta a esa pregunta en un trío. Naturaleza: documentos. La solución se desarrolló originalmente en Niza, Francia, conocida como el modelo de Niza. Sugiere que hubo inestabilidad entre estos planetas, una serie de interacciones gravitatorias caóticas que eventualmente los pusieron en su camino actual.

«Este fue un cambio tectónico en la forma en que la gente pensaba sobre el sistema solar primitivo», dijo Jacobson.

El modelo de Niza sigue siendo la principal explicación, pero en los últimos 17 años, los científicos han encontrado nuevas preguntas sobre las razones de la inestabilidad del modelo de Niza.

Por ejemplo, originalmente se pensó que la inestabilidad del gas gigante había ocurrido cientos de millones de años después de la dispersión del disco de gas original que dio origen al sistema solar. Pero la evidencia más reciente, incluidas algunas de las rocas lunares encontradas en las misiones Apolo, muestra que sucedió más rápido. También plantea nuevas preguntas sobre cómo evolucionó el sistema solar interno, donde se encuentra la Tierra.

Trabajando con Sean Raymond de la Universidad de Zhejiang en China con Bayeux Li և y Sean Raymond de la Universidad de Burdeos en Francia, Jacobson ayudó a encontrar una corrección al inicio de la inestabilidad. El equipo ofreció un nuevo disparador.

«Creo que nuestra nueva idea realmente puede aliviar la tensión en el campo, porque lo que hemos propuesto es una respuesta muy natural a la pregunta de cuándo ocurrió la inestabilidad del planeta gigante», dijo Jacobson.

Nuevo gatillo

La idea comenzó con una conversación con Raymond և Jacobsen en 2019. Especularon que los gigantes gaseosos podrían estar en sus caminos actuales cuando el disco de gas original se evaporó. Esto puede explicar cómo los planetas se expandieron durante la evolución del sistema solar mucho antes de lo que sugirió inicialmente el modelo de Niza, tal vez incluso sin la inestabilidad de empujarlos allí.

«Nos preguntábamos si el modelo de Niza era realmente necesario para explicar el sistema solar», dijo Raymond. «Simplemente vino a nuestro conocimiento entonces planetas gigantes «Puede propagarse con el efecto de ‘rebote’ porque el disco se está dispersando, quizás nunca sea inestable».

Raymond y Jacobsen luego recurrieron a Lew, a quien se le ocurrió la idea de este efecto restaurador a través de discos de gas, simulaciones a gran escala de grandes exoplanetas, planetas en otros sistemas solares. orbita cerca de sus estrellas.

«La situación en nuestro sistema solar es un poco diferente, ya que Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno están distribuidos en órbitas más amplias», dijo Lew. «Después de algunas repeticiones de la lluvia de ideas, aprendimos que el problema podría resolverse si el disco de gas se derramara desde el interior».

El equipo descubrió que la propagación de adentro hacia afuera era un desencadenante natural de la inestabilidad del modelo de Niza, dijo Raymond.

«Eventualmente fortalecimos el modelo de Niza, no lo destruimos», dijo. «Fue un ejemplo divertido para poner a prueba nuestras nociones preconcebidas, para obtener resultados dondequiera que vayan».

Al comienzo de la inestabilidad con el nuevo disparador, la imagen se ve igual. Todavía hay un bebé recién nacido rodeado de una nube de gas y polvo. Varios gigantes gaseosos jóvenes orbitan la estrella en órbitas ordenadas y compactas a través de la nube.

«Todos los sistemas solares se forman en un disco de gas y polvo. «Es un efecto secundario natural de la formación de estrellas», dijo Jacobson. «Pero cuando el arco comienza a quemar su combustible nuclear, emite el arco, calentando el disco y eventualmente apagándolo».

Esto creó un agujero cada vez mayor en la nube de gas centrado en el sol. A medida que el agujero crecía, su punta atravesaba cada órbita de los gigantes gaseosos. Esta transición conduce a la inestabilidad del planeta gigante necesario, muy probablemente según la simulación por computadora del equipo. El proceso de mover estos grandes planetas a sus órbitas actuales también es más rápido que el modelo original de los cientos de millones de años del modelo de Niza.

«La inestabilidad ocurre justo cuando el disco de gas marciano se desintegra, lo que se limita a unos pocos millones a 10 millones de años después del nacimiento del sistema solar», dijo Lew.

El nuevo desencadenante también hace que el sistema solar exterior se mezcle con el sistema solar interior. La geoquímica de la Tierra sugiere que tal mezcla debería haber ocurrido mientras nuestro planeta aún estaba en formación.

«Este proceso realmente estimulará el sistema interno del sistema solar, a partir del cual la Tierra puede crecer», dijo Jacobson. «Está bastante en línea con las observaciones». El estudio del vínculo entre la inestabilidad y la formación de la tierra es objeto de un trabajo posterior en grupo.

Finalmente, la nueva explicación del equipo se aplica a otros sistemas solares de nuestra galaxia, donde los científicos han observado gigantes gaseosos que orbitan alrededor de sus estrellas en configuraciones similares a las que vemos en nuestras estrellas.

«Somos solo un ejemplo de un sistema solar en nuestra galaxia», dijo Jacobson. «Lo que estamos mostrando es que la inestabilidad se ha dado de una manera diferente, que es más universal, más consistente».

noveno planeta desde el espacio

«El periódico del equipo no enfatiza eso», dijo Jacobson, y agregó que el trabajo tiene repercusiones en uno de los debates más famosos, a veces acalorados, sobre nuestro sistema solar. ¿Cuántos planetas tiene?

Actualmente hay ocho respuestas, pero resulta que el modelo Niza funcionó un poco mejor cuando: sistema solar primitivo tenía cuatro gigantes gaseosos en lugar de cuatro. Desafortunadamente, según el modelo, este planeta extra saltó de nuestro sistema solar durante la inestabilidad, lo que ayuda a los otros gigantes gaseosos a encontrar sus órbitas.

Sin embargo, en 2015, los investigadores de Caltech encontraron evidencia de que aún puede existir un planeta no descubierto en el borde del sistema solar, a unas 50 mil millones de millas del Sol, a unas 47 mil millones de millas de Neptuno.

Todavía no hay pruebas concretas de que este planeta hipotético, llamado Planeta X o Planeta 9, o el planeta «extra» del modelo de Niza, exista realmente. Pero si lo hacen, ¿pueden ser lo mismo?

Jacobson և y sus colegas no pudieron responder esa pregunta directamente con sus simulaciones, pero pudieron hacer lo siguiente mejor. conociéndolos inestabilidad El gatillo reproduce correctamente la imagen actual de nuestro sistema solar, pueden comprobar si su modelo funciona mejor, empezando por cuatro o cinco gigantes gaseosos.

«Para nosotros, el resultado fue muy similar, si comienzas con cuatro o cinco», dijo Jacobson. «Si comienzas con cinco, es más probable que termines con cuatro. Pero si empiezas con cuatro, las órbitas encajarán mejor”.

¡Qué, la humanidad pronto debe tener una respuesta! El Observatorio Vera Rubin, que debería estar operativo a fines de 2023, debería poder detectar el planeta 9 si está allí.

«El Planeta 9 es muy controvertido, así que no lo mencionamos en el periódico», dijo Jacobson, «pero nos gusta hablar de eso con el público».

Este es un recordatorio de que nuestro sistema solar es un espacio dinámico que aún está lleno de misterios y descubrimientos que esperan su realización.