Un colosal colisión frontal entre Júpiter y un planeta aún en formación en el sistema solar temprano, hace unos 4.500 millones de años, podría explicar lecturas sorprendentes de la nave espacial Juno de la NASA, según un estudio de esta semana en la revista Naturaleza .

Los astrónomos de la Universidad Rice y la Universidad Sun Yat-sen de China dicen que su escenario de impacto frontal puede explicar las lecturas gravitacionales previamente desconcertantes de Juno. lo que sugiere que el núcleo de Júpiter es menos denso y más extenso de lo esperado.

"Esto es desconcertante, "Dijo la astrónoma de Rice y coautora del estudio Andrea Isella." Sugiere que algo sucedió que agitó el núcleo, y ahí es donde entra en juego el impacto gigante ".

Isella dijo que las principales teorías sobre la formación de planetas sugieren que Júpiter comenzó como un planeta rocoso o helado que luego recogió su espesa atmósfera del disco primordial de gas y polvo que dio origen a nuestro sol.

Isella dijo que era escéptico cuando el autor principal del estudio, Shang-Fei Liu, sugirió por primera vez la idea de que los datos podrían explicarse por un impacto gigante que agitó el núcleo de Júpiter. mezclando el contenido denso de su núcleo con capas menos densas arriba. Liu, un ex investigador postdoctoral en el grupo de Isella, ahora es miembro de la facultad de Sun Yat-sen en Zhuhai, Porcelana.

"Me pareció muy improbable, Isella recordó, "como una probabilidad de uno en un billón. Pero Shang-Fei me convenció, por cálculo de cizallamiento, que esto no era tan improbable ".

El equipo de investigación ejecutó miles de simulaciones por computadora y descubrió que un Júpiter de rápido crecimiento puede haber perturbado las órbitas de "embriones planetarios cercanos". "protoplanetas que estaban en las primeras etapas de formación planetaria.

Liu dijo que los cálculos incluían estimaciones de la probabilidad de colisiones en diferentes escenarios y la distribución de los ángulos de impacto. En todos los casos, Liu y sus colegas descubrieron que había al menos un 40% de posibilidades de que Júpiter se tragara un embrión planetario en sus primeros millones de años. Además, Júpiter produjo en masa un "fuerte enfoque gravitacional" que hizo que las colisiones frontales fueran más comunes que las de roce.

Isella dijo que el escenario de colisión se volvió aún más convincente después de que Liu ejecutó modelos informáticos en 3-D que mostraban cómo una colisión afectaría el núcleo de Júpiter.

"Porque es denso, y entra con mucha energía, el impactador sería como una bala que atraviesa la atmósfera y golpea el núcleo de frente, "Dijo Isella." Antes del impacto, tienes un núcleo muy denso, rodeado de ambiente. El impacto frontal extiende las cosas, diluyendo el núcleo ".

Los impactos en un ángulo rasante podrían hacer que el planeta impactante quede atrapado gravitacionalmente y se hunda gradualmente en el núcleo de Júpiter. y Liu dijo que los embriones planetarios más pequeños casi tan masivos como la Tierra se desintegrarían en la espesa atmósfera de Júpiter.

"El único escenario que resultó en un perfil de densidad del núcleo similar al que mide Juno hoy es un impacto frontal con un embrión planetario unas 10 veces más masivo que la Tierra, "Dijo Liu.

Isella dijo que los cálculos sugieren que incluso si este impacto ocurrió hace 4.500 millones de años, "todavía podrían necesitarse muchos, muchos miles de millones de años para que el material pesado vuelva a asentarse en un núcleo denso en las circunstancias sugeridas por el documento ".

Isella quien también es co-investigador en Rice, Proyecto CLEVER Planets financiado por la NASA, dijo que las implicaciones del estudio van más allá de nuestro sistema solar.

"Hay observaciones astronómicas de estrellas que podrían explicarse por este tipo de evento, " él dijo.

"Este es todavía un campo nuevo, por lo que los resultados están lejos de ser sólidos, pero como algunas personas han estado buscando planetas alrededor de estrellas distantes, a veces ven emisiones infrarrojas que desaparecen después de unos años, "Dijo Isella." Una idea es que si estás mirando una estrella mientras dos planetas rocosos chocan de frente y se rompen, podría crear una nube de polvo que absorba la luz estelar y la reemita. Entonces, ves un destello, en el sentido de que ahora tienes esta nube de polvo que emite luz. Y luego, después de un tiempo, el polvo se disipa y esa emisión desaparece ".

La misión Juno fue diseñada para ayudar a los científicos a comprender mejor el origen y la evolución de Júpiter. La nave espacial que se lanzó en 2011, lleva instrumentos para mapear los campos magnéticos y gravitacionales de Júpiter y sondear las profundidades del planeta, estructura interna.

Otros coautores del estudio incluyen a Yasunori Hori del Centro de Astrobiología de Japón, Simon Müller y Ravit Helled de la Universidad de Zurich, Xiaochen Zheng de la Universidad de Tsinghua en Beijing y Doug Lin de la Universidad de California, Santa Cruz, y la Universidad de Tsinghua en Beijing.