Simulaciones detalladas de la formación planetaria están revelando cómo pequeños granos de polvo se convierten en planetas gigantes y podrían arrojar luz sobre dónde encontrar nuevos mundos similares a la Tierra.

Los científicos teorizan que los planetas se forman a partir de discos giratorios de gas que rodean a las estrellas recién formadas, conocidos como discos protoplanetarios. Los objetos del tamaño de un guijarro en estos discos se agrupan para formar núcleos de posibles planetas.

El profesor Anders Johansen de la Universidad de Lund en Suecia, ha bajado al nivel de los núcleos atómicos y las moléculas para tratar de averiguar cómo las partículas de polvo cósmico se unen en guijarros y luego se convierten en planetas bebés, conocidos como planetesimales.

"La formación de planetas tiene lugar cuando estas partículas de polvo chocan, y crecen a tamaños cada vez más grandes, ", dijo." Este crecimiento nos lleva entonces de micrómetros, todo el camino hasta 10, 000 kilómetros más o menos ".

Una pista de cómo este polvo se convierte en guijarros se puede encontrar en la Tierra en meteoritos, pedazos de asteroides que son restos de la formación del sistema solar.

"Hay un misterio ahí, "Dijo el profesor Johansen." Si miras dentro de un asteroide, encuentras guijarros del tamaño de un milímetro, lo cual está bien. Pero el problema con esos guijarros es que no son lo que esperamos que sean. Esperaríamos que fueran agregados de polvo esponjoso, un poco como si tuvieras una caja de arena después de que llueve, y puedes recoger un trozo de arena seca que sea muy frágil, " él dijo.

En lugar de, los guijarros son esféricos y duros, como si se hubieran calentado y enfriado, similar a los objetos que han sido alcanzados por un rayo.

"Los relámpagos tienen lugar cuando las nubes de tormenta descargan su carga eléctrica al suelo, ", dijo el profesor Johansen." Esta descarga es muy similar a la descarga que experimenta la electricidad estática cuando se pone un jersey ".

El profesor Johansen teorizó que debe haber un mecanismo durante la formación del planeta que cree partículas cargadas positiva y negativamente, y él y su equipo investigaron qué era eso.

"Mientras que una nube de tormenta obtiene una diferencia de carga entre su parte superior e inferior al caer partículas de granizo, Descubrimos que en el disco protoplanetario la desintegración de un elemento radiactivo llamado Aluminio-26 es muy eficiente para cargar nubes de polvo. " él dijo.

Composición química

El hallazgo fue parte de un proyecto llamado PLANETESYS, que utiliza simulaciones por computadora para replicar los procesos físicos que tienen lugar cuando se forman los planetas, desde el polvo hasta un sistema planetario. Incluye detalles sobre la composición química de cada guijarro.

Una cosa que el profesor Johansen puede examinar al observar esta composición química es cómo los planetas acumulan agua, un ingrediente vital para la vida.

"Una pregunta obvia es:"¿Cuánta agua recibe un planeta?" Podemos empezar a especular sobre si es normal obtener la cantidad de agua de la Tierra, si es mucha agua o un poco. Pero tal vez también puedas beber demasiada agua, que puede ser bueno para la vida pero no bueno para las civilizaciones, " él dijo.

Dr. Bertram Bitsch del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, dice que comprender más sobre cómo surgen los planetas ayudaría a identificar planetas potencialmente habitables en otras partes del universo.

"Si comprende más (sobre) el proceso de formación de cómo podemos hacer un sistema como el sistema solar, entonces tal vez podamos hacer predicciones (sobre) la frecuencia con la que estos sistemas existirían y qué tan común sería encontrar planetas similares a la Tierra (orbitando) otras estrellas ".

"Luego, si vemos una cierta composición del sistema ... eso podría permitirnos ver que podría haber planetas habitables en esos sistemas ".

Receta

El Dr. Bitsch cree que podría conocer la receta de cómo los sistemas solares terminan con planetas similares a la Tierra. Con una cuidadosa combinación de condiciones, desde donde se forman los planetas bebés, a su composición química e interacciones gravitacionales, puede intentar modelar las condiciones para generar sistemas solares con planetas habitables.

Pero descubrir la receta correcta requiere trabajar al revés después de ejecutar muchas simulaciones con una potencia de supercomputación compleja, que está haciendo en un proyecto llamado PAMDORA que se extenderá hasta 2022.

"Quiero usar simulaciones por computadora ... donde observamos las interacciones gravitacionales entre múltiples cuerpos para modelar las etapas desde planetesimales hasta sistemas planetarios completamente formados con planetas terrestres, super Tierras y gigantes de gas, " él dijo.

En sus simulaciones, El Dr. Bitsch observa cómo los guijarros en los discos giratorios se forman en embriones planetarios del tamaño de una luna, que luego se convierten en planetas completamente formados.

La alteración de los diferentes mecanismos en funcionamiento puede influir en los tipos de planetas con los que puede terminar un sistema solar.

"Hay muchas vías diferentes que pueden suceder, y muchos parámetros diferentes que pueden influir en el resultado de las simulaciones, ", dijo." Por ejemplo, que tan grandes son los guijarros, cuantos habria y ¿dónde se formarían sus planetesimales iniciales que luego comenzarían a formar protoplanetas? "

Para ver qué variables importan más, ejecuta cientos de simulaciones por computadora que duran semanas a la vez y puede simular decenas de millones de años para modelar las reuniones altamente caóticas de múltiples objetos.

Para planetas similares a la Tierra, un factor clave es qué tan cerca se forman los planetas bebés de su estrella natal, Dado que la diferencia de temperatura puede determinar si los planetas acumulan agua directamente durante la etapa de disco de gas o de una entrega tardía de agua de asteroides o cometas, como para nuestra propia Tierra.

"Una cosa que ya está en el código es observar la composición de las súper Tierras. Por ejemplo, ¿Son rocosos o están dominados por hielo de agua? ", dijo el Dr. Bitsch.

Super-Tierras, que son planetas como la Tierra, pero tal vez de dos a diez veces más masivo, no existen en nuestro sistema solar, pero son relativamente comunes entre otras estrellas.

"Se han encontrado y detectado muchas supertierras, y la pregunta es ¿de qué están hechos? Esto puede darnos la respuesta de dónde se han formado ".