Los científicos suelen decir que cualquier cosa puede suceder en un universo infinitamente grande. Sin embargo, las observaciones, los cálculos y las simulaciones muestran que en los sistemas estelares, los planetas siempre giran alrededor de una estrella en el mismo plano y en la misma dirección. Descubrimos por qué sucede esto.
El orden reina en el sistema solar: cuatro planetas interiores, un cinturón de asteroides y cuatro gigantes gaseosos giran alrededor del sol en el mismo plano. E incluso si va más allá de estos límites, resulta que el cinturón de Kuiper también está en este plano. Dado que el Sol es esférico y las estrellas aparecen en el espacio, alrededor del cual giran los planetas en cualquier dirección, el hecho de que todo en nuestro sistema esté dispuesto de esta manera parece una coincidencia excesiva. Además, hemos observado que en casi todos los sistemas estelares, los planetas se alinean de la misma manera. Intentemos averiguar con qué está conectado esto.
Hasta la fecha, los científicos han calculado las órbitas de los planetas con una precisión asombrosa. Descubrieron que los cuerpos celestes giran alrededor del Sol en el mismo plano bidimensional con una diferencia de no más de 7 °.
Además, si elimina de esta ecuación Mercurio, el planeta más cercano al Sol, se nota cuán cierto todo lo demás está ordenado entre sí: las desviaciones del plano constante del sistema solar no son más de dos grados.
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Los ocho planetas del sistema solar giran alrededor del sol en un plano casi idéntico, un plano inmutable. Esto es típico de los sistemas estelares famosos / Joseph Boyle.
Además, los planetas giran alrededor del Sol en la misma dirección en la que gira alrededor de su eje. Como habrás adivinado, el eje de rotación del Sol también está dentro de los 7 ° de desviación en comparación con las órbitas de todos los planetas del sistema.
Sin embargo, es difícil imaginar que todo resultó así por sí solo, y que nadie del exterior apretó todos los cuerpos en un solo sistema y los hizo moverse en un solo plano. Intuitivamente, se podría suponer que las órbitas deberían estar orientadas al azar, ya que la gravedad funciona igual en las tres dimensiones (espaciales). También es más probable asumir la formación de un enjambre de trozos de materia que un conjunto ordenado de círculos ideales. El hecho es que si te mueves muy lejos del Sol, más lejos que los planetas y asteroides, más lejos del cometa Halley y similares, incluso vas más allá del cinturón de Kuiper, esto es exactamente lo que verás.
Entonces, ¿por qué los planetas terminaron en el mismo disco? ¿Por qué están todos ubicados en el mismo avión y no vuelan aleatoriamente alrededor de la estrella? Para comprender esto, es necesario remontarse a la época en que el sol apenas comenzaba a formarse a partir de una de las nubes de gas molecular a partir de las cuales se forman todas las estrellas del universo.
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Una gran nube molecular, que es abundante en la Vía Láctea y otras galaxias del grupo local, a menudo se romperá, colapsará y creará nuevas estrellas masivas con el tiempo / Yuri Beletsky / Observatorio Las Campanas / Carnegie Institution for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Cuando una nube molecular se vuelve lo suficientemente masiva, gravitacionalmente unida y lo suficientemente fría como para colapsar y colapsar bajo su propia gravedad, como la nebulosa del tubo (arriba a la izquierda), forma regiones lo suficientemente densas en las que aparecen nuevos cúmulos de estrellas (indicados por los círculos en la imagen, en la esquina superior derecha).
Inmediatamente notará que esta nebulosa, como cualquier similar a ella, no tiene una forma esférica ideal, es bastante inusualmente alargada. La gravedad no tolera las imperfecciones, y debido al hecho de que se trata de una fuerza de inercia que se cuadruplica con cada disminución de la distancia a un objeto masivo a la mitad, percibe incluso pequeñas diferencias en la forma original y las mejora significativamente en poco tiempo.
El resultado es una nebulosa de formación de estrellas con una forma asimétrica: las estrellas en ella se forman en regiones con la mayor densidad de gas. Pero si miramos dentro de él y miramos las estrellas individuales, veremos que son esferas casi ideales, como el Sol.
Sin embargo, a medida que la nebulosa en sí se volvió asimétrica, las estrellas individuales que se formaron en ella se formaron a partir de grupos asimétricos superdensos. Estos cúmulos colapsan en una de tres dimensiones, y dado que la sustancia de la que estamos compuestos, átomos, núcleos atómicos y electrones, se atrae hacia sí misma e interactúa al chocar con otra sustancia, el resultado es un disco alargado de materia. Sí, la gravedad atraerá la mayor parte hacia el centro del disco donde se formará la estrella, pero lo que los científicos llaman un disco protoplanetario se formará a su alrededor. Y gracias al telescopio espacial Hubble, pudimos ver estos discos directamente.
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Este es el primer tipo de sugerencia que indica que el resultado final es algo ordenado en un plano. Para pasar al siguiente paso, tendremos que recurrir a las simulaciones, ya que no hemos existido durante el tiempo suficiente y simplemente no hemos tenido tiempo de observar este fenómeno, y lleva alrededor de un millón de años, en un sistema estelar joven.
Después de que el disco protoplanetario se "aplana" en una dimensión, continuará encogiéndose con más y más materia entrando en su centro. Pero, a pesar del hecho de que la mayor parte del material se concentrará en él, una gran parte del gas y el polvo se liberará en órbitas giratorias estables en este disco.
Según las simulaciones, los grupos asimétricos de materia primero se encogen en una dimensión y luego comienzan a rotar. Es en este plano donde se forman los planetas / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
¿Por qué? Hay una cantidad física que debe conservarse: el momento angular, que nos dice cuánto gira todo el sistema: gas, polvo, una estrella y todo lo demás. La forma en que funciona el momento angular y cómo se distribuye por igual entre todas las partículas del sistema, de hecho, indica que todo en el disco debe moverse, hablando en términos generales, en una dirección: en sentido horario o antihorario. Con el tiempo, este disco alcanzará un tamaño y densidad estables, y luego pequeñas inestabilidades gravitacionales comenzarán a convertir estas inestabilidades en planetas.
Por supuesto, existen pequeñas diferencias entre las partes del disco, así como pequeñas diferencias en las condiciones iniciales. Una estrella que se forma en el centro no es un solo punto, sino un objeto extendido, de aproximadamente un millón de kilómetros de diámetro. Cuando sumes todas estas partes, no obtendrás un plano ideal, pero saldrá algo muy parecido. De hecho, recientemente encontramos el primer sistema planetario fuera del solar, en el que pudimos observar la formación de planetas jóvenes en un mismo plano.
Un disco protoplanetario alrededor de la joven estrella HL Taurus. Los espacios en el disco indican la presencia de nuevos planetas / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
La joven estrella HL Taurus, ubicada a unos 450 años luz de la Tierra, está rodeada por un disco protoplanetario. Se estima que la estrella en sí tiene aproximadamente un millón de años. Obviamente, este es un disco, en el que todo está en el mismo plano, pero hay "roturas" oscuras en él. Cada una de estas rupturas corresponde a un planeta joven que ha atraído toda la materia a su alrededor. Aún no se sabe cuál de ellos finalmente se unirá, cuál será arrojado fuera del disco y cuál se moverá dentro de él y será absorbido por la estrella madre. Mientras tanto, tuvimos la oportunidad de observar un punto de inflexión en el desarrollo de un sistema estelar joven. Y aunque los científicos anteriores pudieron observar planetas jóvenes, no fue posible estudiar esta etapa. Todas las etapas de la formación de un sistema estelar son asombrosas y corresponden a la misma historia.
Pero, ¿por qué los planetas están en el mismo plano? Debido a que se forman a partir de una nube de gas asimétrica, que primero se colapsa en la dirección más corta, luego la sustancia se "aplana" y "se pega" a sí misma, y luego se contrae hacia el centro. Pero en lugar de caer sobre él, comienza a girar a su alrededor. Como resultado, los planetas se forman a partir de inhomogeneidades en este disco joven, que continúan girando en el mismo plano con una diferencia de varios grados.
Este es uno de esos casos en los que las observaciones y simulaciones basadas en cálculos teóricos son sorprendentemente coherentes entre sí. Entonces, donde sea que se encuentre en el Universo, los planetas alrededor de cualquier estrella siempre girarán en el mismo plano.
Vladimir Guillén
