Estamos muy familiarizados con el sistema solar; después de todo, de hecho, este es nuestro hogar. Los nombres de los planetas incluidos en su composición, el orden de su disposición (y tal vez incluso la distancia al Sol) son conocidos por muchos de nosotros desde la escuela. Sin embargo, como descubrió el corresponsal de BBC Earth, nuestra casa no es muy similar a otras.
Hay cuatro planetas interiores más cercanos al Sol, se les llama planetas terrestres (o planetas sólidos). La superficie sólida permite caminar sobre ellos o aterrizar naves espaciales. Hay cuatro planetas exteriores (con la excepción de la relativamente pequeña roca y hielo Plutón, cuyo estado planetario fue revisado recientemente para ser considerado un planeta enano), son bolas de gas gigantes rodeadas de anillos. Y entre los planetas interior y exterior está el cinturón de asteroides.
Una configuración tan delgada, ¿verdad? De hecho, durante aproximadamente un siglo no tuvimos nada más que ella. Pero en 1995 la situación cambió. Hace 20 años, los astrónomos descubrieron el primer exoplaneta, un planeta que orbita una estrella, pero no el sol, fuera del sistema solar. Era un gigante gaseoso, similar en masa a Júpiter, llamado 51 Pegasi b.
En las siguientes dos décadas, se descubrieron miles de otros planetas. Según algunas estimaciones, hay cientos de miles de millones en nuestra galaxia. Por tanto, el sistema solar no es único.
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Y, sin embargo, a pesar de la gran cantidad de sistemas planetarios, los astrónomos creen que, en cierto sentido, el sistema solar está solo. ¿Cómo es eso?
"Cada vez está más claro que el sistema solar es atípico", dice Gregory Laughlin, científico planetario de la Universidad de California en Santa Cruz.
Todavía no está del todo claro cuán grande es esta atípica (después de todo, una cosa es que un punk se adentre en la noche de una reunión de veteranos del movimiento de granjas colectivas, y otra muy distinta para un duende que galopa por la calle en un unicornio), pero los científicos ya están tratando de explicar las razones de las peculiaridades del sistema solar.
Si resulta ser una anomalía cosmológica, entonces, quizás, la Tierra también lo sea, y con ella la vida en nuestro planeta.
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En otras palabras, no se puede descartar nuestra singularidad en el Universo.
¿Sistema único?
Uno solo tiene que aceptar la idea de que los planetas en el espacio se encuentran no menos a menudo que las estrellas, ya que un nuevo descubrimiento aparece ante nosotros: una asombrosa variedad de sus parámetros. “Siempre hemos tenido la esperanza de que haya muchos planetas en el espacio”, dice Laughlin. - Y resultó que esto es así. Pero los exoplanetas que encontramos son sorprendentemente diferentes de los planetas del sistema solar.
Los asteroides han desaparecido de las regiones internas del sistema solar.
Con la ayuda del observatorio orbital Kepler, los astrónomos han descubierto miles de exoplanetas de una amplia variedad de composiciones y tamaños. Resulta que hay sistemas planetarios muy en miniatura, comparables en tamaño a Júpiter y cuatro de sus satélites más grandes. En otros sistemas, el plano de rotación de los planetas forma un gran ángulo con el plano de rotación de las estrellas. Algunos planetas giran alrededor de dos estrellas a la vez, como el planeta Tatooine con dos soles de la película "Star Wars".
Hay dos tipos de planetas en nuestro sistema solar: pequeños rocosos y grandes gaseosos. Pero los astrónomos han llegado a la conclusión de que la mayoría de los exoplanetas no encajan en ninguna de estas categorías. En términos de tamaño, a menudo son algo intermedio: más pequeños que Neptuno, pero más grandes que la Tierra.
Los exoplanetas más pequeños descubiertos pueden ser rocosos; a veces se les llama súper-Tierras (no es el término correcto, ya que una súper-Tierra no es necesariamente similar a la Tierra, es solo un planeta un poco más grande). Los exoplanetas más grandes, conocidos como neptuno caliente, están compuestos principalmente de gases.
Sorprendentemente, muchos de estos planetas están muy cerca de sus estrellas, menos que la distancia entre Mercurio y el Sol. En 2009, cuando los astrónomos descubrieron por primera vez órbitas tan cercanas a la estrella, la mayoría de los científicos se mostraron escépticos. “Parecía completamente increíble, la gente simplemente no podía creer que pudiera suceder”, dice Laughlin. Sin embargo, posteriormente, con la ayuda del observatorio Kepler, lanzado en el mismo año, se pudo confirmar que tal fenómeno no solo existe, sino que es muy común. Aparentemente, en nuestra Galaxia, las súper Tierras giran en órbitas cercanas a las estrellas casi la mitad del tiempo.
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Júpiter y una de sus lunas
Esto, dice Laughlin, es una de las diferencias más importantes en el sistema solar: “Dentro de la órbita de Mercurio (entre Mercurio y el Sol - Ed.) No hay nada en absoluto. Incluso asteroides.
Otra rareza en el sistema solar es Júpiter. Los exoplanetas grandes no son tan comunes y, en su mayor parte, giran en órbitas comparables a las de la Tierra o Venus. Solo alrededor del dos por ciento de las estrellas estudiadas tienen planetas del tamaño de Júpiter en órbitas comparables a las de Júpiter.
"La ausencia total de cuerpos celestes dentro de la órbita de Mercurio y el masivo Júpiter a una distancia significativa del Sol son dos factores que distinguen al sistema solar", señala Laughlin.
Nadie sabe exactamente por qué es así, pero Laughlin tiene una teoría complicada: cree que Júpiter una vez "vagó" por el sistema solar, destruyendo los planetas nacientes y, en última instancia, creando las condiciones para la formación de la Tierra.
Júpiter errante
Los planetas nacen después de sus estrellas. Aparece una estrella cuando una nube de gas se colapsa en una bola densa. Un disco se forma a partir de los restos de gas y polvo a su alrededor, que luego se convierte en planetas separados.
Anteriormente, los astrónomos creían que los planetas del sistema solar se formaban en sus órbitas actuales. En las inmediaciones de la estrella joven y caliente, el gas y el hielo no podrían ser; los únicos "materiales de construcción" posibles en esta región deberían haber sido silicatos y metales, razón por la cual se formaron allí planetas sólidos relativamente pequeños. Lejos del Sol, los gigantes gaseosos que conocemos hoy surgieron de gases y hielos.
Los Júpiter calientes podrían migrar más cerca de sus estrellas y luego alejarse de ellas nuevamente.
Sin embargo, en el proceso de búsqueda de exoplanetas, los astrónomos encontraron gigantes gaseosos orbitando muy cerca de sus estrellas, y esto a pesar del hecho de que las temperaturas en tales órbitas serían demasiado altas para que estos planetas surjan. Los científicos concluyeron que esos Júpiter calientes probablemente estaban migrando gradualmente más cerca de sus estrellas. Además, la migración planetaria puede ser bastante común; es posible que los gigantes gaseosos del sistema solar también hayan cambiado sus órbitas en el pasado.
“Solíamos pensar que los planetas gigantes han estado en sus órbitas actuales desde sus inicios. Ese fue nuestro principio fundamental”, dice Kevin Walsh, científico planetario del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado. Ahora, dijo, este postulado ya no existe.
Walsh es un defensor de la hipótesis Grand Tack, nombrada así por la maniobra en zig-zag en la navegación. Según ella, Júpiter comenzó a cambiar su órbita en el período temprano de la historia del sistema solar, y al principio el planeta se acercó al Sol y luego comenzó a alejarse de la estrella, como un yate de maniobras.
De acuerdo con esta hipótesis, la órbita original de Júpiter era algo más estrecha que la actual: el planeta se formó a una distancia de aproximadamente tres unidades astronómicas del Sol (una unidad astronómica corresponde a la distancia promedio entre el Sol y la Tierra). En ese momento, el sistema solar tenía solo unos pocos millones de años, una infancia en la escala del universo, y todavía estaba lleno de gas.
Cuando Júpiter orbita alrededor del Sol, el gas del lado exterior de su órbita empujó al planeta más cerca de la estrella. Cuando Saturno se formó fuera de la órbita de Júpiter, esto provocó una perturbación en el campo de gas y el movimiento centrípeto de Júpiter se detuvo a una distancia de aproximadamente una unidad y media astronómica del Sol.
La formación de Saturno pudo haber detenido el proceso de migración de Júpiter
Después de eso, los gases del lado interno de su órbita comenzaron a ejercer presión sobre Júpiter, empujando al planeta hacia las regiones externas del sistema solar. Como no había nada que ejerciera presión sobre Júpiter desde el lado exterior de la órbita, se desvió hacia su órbita actual a una distancia de 5.2 unidades astronómicas del Sol.
Autor: Markus Wu
