Migración interna de un grupo de protoplanetas, donde están representados por círculos blancos. Crédito de imagen: QMUL Haga Click para agrandar
Los astrónomos piensan que han manejado muchos aspectos de la formación planetaria. Según su modelo, los núcleos de estos planetas masivos deberían ser atraídos hacia adentro por su estrella madre en solo 100,000 años, no el tiempo suficiente para formar una órbita estable. Podría ser que las primeras generaciones de planetas nunca pasen la etapa de "agrupamiento" antes de ser destruidas. Solo las generaciones posteriores sobreviven lo suficiente como para convertirse en planetas.
Dos astrónomos británicos, Paul Cresswell y Richard Nelson presentan nuevas simulaciones numéricas en el marco de los desafiantes estudios de formación del sistema planetario. Encuentran que, en las primeras etapas de la formación planetaria, los protoplanetas gigantes migran hacia el interior de la estrella central. Sus resultados pronto serán publicados en Astronomía y Astrofísica.
En un artículo que se publicará en Astronomy & Astrophysics, dos astrónomos británicos presentan nuevas simulaciones numéricas de cómo se forman los sistemas planetarios. Encuentran que, en las primeras etapas de la formación planetaria, los protoplanetas gigantes migran hacia el interior de la estrella central.
La imagen actual de cómo se forman los sistemas planetarios es la siguiente: i) los granos de polvo se coagulan para formar planetesimales de hasta 1 km de diámetro; ii) el crecimiento desbocado de planetesimales conduce a la formación de ~ 100? Embriones planetarios de 1000 km de tamaño; iii) estos embriones crecen de una manera "oligárquica", donde unos pocos cuerpos grandes dominan el proceso de formación y acrecientan los planetesimales circundantes y mucho más pequeños. Estos "oligarcas" forman planetas terrestres cerca de la estrella central y núcleos planetarios de diez masas terrestres en la región del planeta gigante más allá de 3 unidades astronómicas (UA).
Sin embargo, estas teorías no pueden describir la formación de planetas gigantes gaseosos de manera satisfactoria. La interacción gravitacional entre el disco protoplanetario gaseoso y los núcleos planetarios masivos hace que se muevan rápidamente hacia adentro durante aproximadamente 100,000 años en lo que llamamos la "migración" del planeta en el disco. La predicción de esta rápida migración hacia adentro de protoplanetas gigantes es un problema importante, ya que esta escala de tiempo es mucho más corta que el tiempo necesario para que el gas se acumule en el planeta gigante en formación. Las teorías predicen que los protoplanetas gigantes se fusionarán en la estrella central antes de que los planetas tengan tiempo de formarse. Esto hace que sea muy difícil entender cómo se pueden formar.
Por primera vez, Paul Cresswell y Richard Nelson examinaron lo que le sucede a un grupo de planetas en formación incrustados en un disco protoplanetario gaseoso. Los modelos numéricos anteriores han incluido solo uno o dos planetas en un disco. Pero nuestro propio sistema solar, y más del 10% de los sistemas planetarios extrasolares conocidos, son sistemas de múltiples planetas. Se espera que el número de tales sistemas aumente a medida que mejoren las técnicas de observación de los sistemas extrasolares. El trabajo de Cresswell y Nelson es la primera vez que las simulaciones numéricas han incluido una cantidad tan grande de protoplanetas, teniendo en cuenta la interacción gravitacional entre los protoplanetas y el disco, y entre los protoplanetas mismos.
La motivación principal para su trabajo es examinar las órbitas de los protoplanetas y si algunos planetas podrían sobrevivir en el disco durante largos períodos de tiempo. Sus simulaciones muestran que, en muy pocos casos (alrededor del 2%), se expulsa un protoplaneta solitario lejos de la estrella central, alargando así su vida útil. Pero en la mayoría de los casos (98%), muchos de los protoplanetas están atrapados en una serie de resonancias orbitales y migran hacia adentro en forma de bloqueo, a veces incluso fusionándose con la estrella central.
Cresswell y Nelson afirman que las interacciones gravitacionales dentro de un enjambre de protoplanetas incrustados en un disco no pueden detener la migración hacia adentro de los protoplanetas. El "problema" de la migración permanece y requiere más investigación, aunque los astrónomos proponen varias soluciones posibles. Uno puede ser que se forman varias generaciones de planetas y que solo los que se forman a medida que el disco se disipa sobreviven al proceso de formación. Esto puede dificultar la formación de gigantes gaseosos, ya que el disco se agota del material del que se forman los planetas gigantes gaseosos. (Sin embargo, la formación de gigantes de gas aún puede ser posible, si hay suficiente gas fuera de las órbitas de los planetas, ya que el nuevo material puede barrer hacia adentro para ser acrecentado por el planeta en formación). Otra solución podría estar relacionada con las propiedades físicas del disco protoplanetario. En sus simulaciones, los astrónomos asumieron que el disco protoplanetario es liso y no turbulento, pero, por supuesto, este podría no ser el caso. Grandes partes del disco podrían ser más turbulentas (como consecuencia de la inestabilidad causada por los campos magnéticos), lo que puede evitar la migración hacia el interior durante largos períodos de tiempo.
Este trabajo se une a otros estudios sobre la formación del sistema planetario que actualmente está realizando una red europea de científicos. Nuestra visión de cómo se forman los planetas ha cambiado drásticamente en los últimos años a medida que aumenta el número de sistemas planetarios recién descubiertos. Comprender la formación de planetas gigantes es actualmente uno de los principales desafíos para los astrónomos.
Fuente original: astronomía y astrofísica
