Desde Copérnico, los científicos han estado alejando lentamente la Tierra de su "centro del universo" predeterminado. Los científicos ahora admiten que el Sol es una estrella ordinaria, ni demasiado caliente, ni demasiado fría, ni demasiado brillante, ni demasiado tenue, ubicada en un lugar aleatorio de una galaxia espiral ordinaria. Entonces, cuando el telescopio Kepler comenzó su búsqueda de planetas en 2009, los científicos esperaban encontrar sistemas planetarios que se parecieran a nuestro sistema solar.
En cambio, Kepler descubrió los tipos de planetas que faltan en nuestro sistema solar. Resultó que hay muchos más exoplanetas de los que pensábamos: desde "Júpiter calientes" (planetas del tamaño de Júpiter) hasta "super-Tierras" (planetas sólidos masivos que son más grandes que el nuestro). De los 1.019 planetas confirmados y 4.178 candidatos descubiertos hasta la fecha, solo un sistema se parece al nuestro: con planetas terrestres cerca de la estrella y planetas gigantes un poco más lejos.
"No tenemos idea de por qué nuestro sistema solar es diferente y nos gustaría obtener una respuesta", dijo a la revista Astrobiology el científico planetario Kevin Walsh del Southwestern Research Institute en Colorado.
En un intento de comparar el Sol y sus planetas con los nuevos sistemas estelares descubiertos por Kepler, un par de astrónomos sugirieron que nuestro sistema solar puede haber contenido hasta cuatro planetas orbitando más cerca del Sol que Venus en nuestra juventud, y que solo Mercurio sobrevivió después de una serie de colisiones catastróficas. …
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"Uno de los problemas de nuestro sistema solar es que, según los estándares de Kepler, Mercurio está demasiado lejos del Sol", dijo la científica planetaria Katrin Volk de la Universidad de Columbia Británica.
Wolf y su colega Brett Gladman de la misma universidad sugirieron que al comienzo de la vida, la mayoría de las estrellas están rodeadas por "sistemas de planetas interiores densamente empaquetados" (STIP). Con el tiempo, las colisiones destruyen muchos de estos planetas, dejándolos cerca del 5-10% de las estrellas observadas hoy.
Pero aunque solo unos pocos de los sistemas observados contienen STIP, Wolf cree que alguna vez prevalecieron, y el Sol podría ser uno de esos sistemas, cuyos planetas internos originales fueron destruidos.
“Si el STIP se formara fácilmente, sería posible encontrarlos alrededor de todas las estrellas, después de lo cual el 90% de ellos quedarían destruidos”, dice Wolf.
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Walsh no participó en este estudio, pero agradece el trabajo de Wolf de hacer coincidir el sistema solar con otros sistemas planetarios mediante el uso de modelos para buscar planetas invisibles que pueden haber estado en el pasado.
“Podemos decir que nunca antes lo habíamos pensado. Siempre hemos tratado de hacer coincidir los planetas que vimos, pero no los que no vimos. Ahora lo vemos alrededor de otras estrellas, así que es una buena pregunta.
Wolf y Gladman se dieron cuenta de que una pequeña cantidad de STIP podrían arrojar luz sobre por qué nuestro sistema solar es tan diferente. Un par de científicos tomaron 13 sistemas observados por Kepler que contienen más de cuatro planetas interiores y realizaron una simulación de 10 millones de años de ellos. En diez ocasiones, los planetas menores experimentaron violentas colisiones que cambiaron la estructura del sistema planetario. Según los científicos, es probable que los remanentes se mantengan estables durante más de 10 millones de años.
Luego, el equipo ejecutó otra serie de simulaciones durante un largo período de tiempo para comprender cómo evolucionaron los sistemas a medida que se volvían más estables y para descubrir cómo se distribuían las colisiones a lo largo del tiempo. Descubrieron que la mitad de los sistemas chocaban pero no mostraban signos de desastre de antemano. Los sistemas de colisión se mantuvieron estables durante casi toda su vida antes de que los planetas comenzaran a chocar entre sí.
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El modelado mostró que después de 5 millones de años, aproximadamente el 5-10% de los STIP en la muestra todavía no lograron la estabilidad. Dado que los STIP solo se vieron en el 5-10% de los sistemas planetarios observados por Kepler, esto podría significar que todos nacieron con STIP, pero el 90% de los STIP fueron destruidos cuando Kepler los observó.
"Si todas las estrellas tuvieran alguna vez un sistema STIP, eso significaría que nosotros (los diseñadores de moda) simplemente no lo logramos cuando existieron los planetas", dice Walsh. - Siempre hemos intentado construir modelos para conseguir nuestros cuatro planetas sólidos, ignorando la posibilidad de que de tres a cinco planetas formen aún más Tierra dentro de la órbita de Mercurio. ¡Sería genial!".
Si todo fuera así, la Tierra dejaría de ser una extraña excepción a las reglas de formación de planetas, como muestran las observaciones aleatorias. En cambio, encajaría perfectamente y no requeriría una explicación especial para su existencia. Si el sistema solar, y la tierra, por lo tanto, es raro, esto podría afectar la prevalencia de la vida en el universo; pero si sigue los procesos habituales de formación de sistemas planetarios, entonces no habrá nada tan inusual en él.
El mercurio ha sido durante mucho tiempo un problema para los científicos planetarios. Además de estar más lejos del Sol que la mayoría de los planetas vistos por Kepler, Mercurio está densamente lleno de elementos pesados. Una hipótesis sobre su extraña composición incluye una colisión que barrió una corteza ligera del planeta y dejó una densa capa de hierro.
Al mismo tiempo, los modelos del sistema solar devolvieron demasiado material para explicar Mercurio solo. Para formar un planeta en órbita alrededor de Mercurio, las simulaciones requieren una brecha inusual, un límite artificial, en el polvo que rodea al joven Sol que se estiraría casi hasta la mitad de la órbita actual de la Tierra. Si la brecha se extendía hasta la estrella, como creen la mayoría de los científicos, este disco debe haber contenido demasiado material.
Si la mayoría de los sistemas planetarios contuvieran STIP cuando se formaron, el joven sistema solar podría haber tenido uno también. Según Wolf, tal escenario eliminaría la necesidad de un espacio artificial en el disco interno y explicaría un planeta rico en hierro. Las colisiones también permitirían la densa composición de Mercurio.
Para probar esta posibilidad, Wolf y Gladman realizaron simulaciones que agregaron cuatro planetas con masas de la Luna y orbitas a menos de la mitad de la distancia entre la Tierra y el Sol. Estos planetas no habrían afectado la formación de Venus, la Tierra y Marte durante 500 millones de años, a pesar de las colisiones que tuvieron lugar entre sus vecinos sólidos. Kepler llegó a este escenario durante las primeras simulaciones.
“No es raro tener un par de planetas inestables y los demás no sienten nada”, dice Wolf.
Cuando los pequeños planetas interiores chocaron entre sí, se encontraron con uno de dos destinos. En algunos casos, la masa de los planetas en colisión se disparó, pero luego se consolidó en varios cuerpos. En otros escenarios más destructivos, quedaba menos del 10% de la masa original y el resto explotó en pequeños pedazos, girando en espiral hacia una estrella u otros planetas. La diferencia a menudo depende de qué tan rápido se muevan los planetas, chocando entre sí; Al igual que ocurre con una colisión automovilística, la alta velocidad conduce a una gran destrucción.
Aunque las otras observaciones de Kepler de los sistemas STIP mostraron que tres o más cuerpos grandes se consolidaron en uno o dos planetas de período corto, nuestro sistema solar aparentemente se arruinó hasta el final. Solo nos queda un superviviente.
