Investigadores de las universidades de Berna y Zürich y de ETH Zürich muestran cómo se formó Júpiter. Los datos recopilados de los meteoritos habían indicado que el crecimiento del planeta gigante se retrasó 2 millones de años. Ahora, los investigadores han encontrado una explicación:las colisiones con rocas del tamaño de un kilómetro generaban alta energía, lo que significó que en esta fase, casi no se puede producir ninguna acumulación de gas, y el planeta solo podía crecer lentamente.

Con un diámetro del ecuador de alrededor de 143, 000 kilómetros, Júpiter es el planeta más grande del sistema solar y tiene 300 veces la masa de la Tierra. El mecanismo de formación de planetas gigantes como Júpiter ha sido un tema muy debatido durante varias décadas. Ahora, Astrofísicos del Centro Nacional Suizo de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS de las Universidades de Berna y Zürich y ETH Zürich han colaborado para explicar acertijos anteriores sobre cómo se formó Júpiter. Los resultados de la investigación se publicaron en Astronomía de la naturaleza .

"Pudimos demostrar que Júpiter creció en diferentes distintas fases, "explica Julia Venturini, postdoctorado en la Universidad de Zürich. "Especialmente interesante es que no es el mismo tipo de cuerpos los que aportan masa y energía, "añade Yann Alibert, Oficial científico de PlanetS y primer autor del artículo. Primero, el embrión planetario creció rápidamente pequeño, guijarros del tamaño de un centímetro y rápidamente construyó un núcleo durante su primer millón de años. Los siguientes 2 millones de años estuvieron dominados por una acumulación más lenta de rocas del tamaño de un kilómetro llamadas planetesimales. Golpean el planeta en crecimiento con gran energía, liberando calor. "Durante la primera etapa, los guijarros trajeron la masa, "Explica Yann Alibert." En la segunda fase, los planetesimales también agregaron un poco de masa, pero mas importante, trajeron energía ". Después de 3 millones de años, Júpiter había crecido a un cuerpo de 50 masas terrestres. La tercera fase de formación estuvo dominada por la acumulación de gas descontrolada, conduciendo a un gigante gaseoso con más de 300 masas terrestres.

Sistema solar dividido en dos partes.

El nuevo modelo para el nacimiento de Júpiter coincide con los nuevos datos de meteoritos presentados en una conferencia en los Estados Unidos el año pasado. En primer lugar, Julia Venturini y Yann Alibert se quedaron perplejos cuando escucharon los resultados. Las mediciones de la composición de los meteoritos mostraron que en la era primordial del sistema solar, la nebulosa solar se dividió en dos regiones durante 2 millones de años. Por tanto, se podría concluir que Júpiter actuó como una especie de barrera cuando pasó de 20 a 50 masas terrestres. Durante este período, el planeta en formación debe haber perturbado el disco de polvo, creando una sobredensidad que atrapó los guijarros fuera de su órbita. Por lo tanto, el material de las regiones exteriores no podía mezclarse con el material de las regiones interiores hasta que el planeta alcanzara la masa suficiente para perturbar y dispersar las rocas hacia el interior.

"¿Cómo pudieron haber tardado 2 millones de años para que Júpiter creciera de 20 a 50 masas terrestres?" preguntó Julia Venturini. "Eso pareció demasiado largo. Esa fue la pregunta desencadenante que motivó nuestro estudio".

Se inició un debate por correo electrónico entre los investigadores de NCCR PlanetS de las universidades de Berna y Zürich y ETH Zürich, y la semana siguiente, expertos en los campos de la astrofísica, La química espacial y la hidrodinámica organizaron una reunión en Berna. "En un par de horas, sabíamos lo que teníamos que calcular para nuestro estudio, ", dice Yann Alibert:" Esto solo fue posible en el marco de la NCCR, que vincula a científicos de varios campos ".

Con sus cálculos, los investigadores demostraron que el período durante el cual el joven planeta tenía una masa en el rango de 15 a 50 masas terrestres fue mucho más largo de lo que se pensaba anteriormente. Durante esta fase de formación, las colisiones con las rocas del tamaño de un kilómetro proporcionaron suficiente energía para calentar la atmósfera gaseosa del joven Júpiter e impidieron un enfriamiento rápido, contracción y mayor acumulación de gas. "Los guijarros son importantes en las primeras etapas para construir un núcleo rápidamente, pero el calor proporcionado por los planetesimales es crucial para retrasar la acumulación de gas de modo que coincida con la escala de tiempo dada por los datos del meteorito, "escribieron los astrofísicos. Están convencidos de que sus resultados proporcionan elementos clave para resolver otros problemas de larga data relacionados con la formación de Urano y Neptuno y los exoplanetas en este régimen de masas.