Astrónomos estudian la formación de sistemas planetarios análogos al Sistema Solar

Este trabajo apunta a uno de los principales objetivos de las ciencias planetarias: intentar comprender mejor como se formó nuestro Sistema Solar.

La investigadora postdoctoral del Núcleo Milenio de Formación Planetaria Paula Ronco lidera un estudio teórico que, utilizando simulaciones numéricas, caracteriza las últimas etapas de formación de sistemas planetarios análogos al Sistema Solar, aquellos que presentan características similares al nuestro y que aún no han sido observados.

Una forma de caracterizar a este tipo de sistemas planetarios es considerar que en su región interna, dentro de 1.5 unidades astronómicas (un poco menos que la distancia entre el Sol y Marte) debe presentar solamente planetas de tipo rocoso como la Tierra, Venus, Marte o Mercurio. Más allá de esa distancia, debe tener al menos un planeta gigante gaseoso como Júpiter o Saturno.

Las etapas tardías de formación, que se extienden por decenas de millones de años, comienzan cuando el gas en el disco protoplanetario que rodea a la estrella central se ha disipado completamente, y una forma de estudiarlas es a partir de simulaciones computacionales. “Estas simulaciones, que se denominan de N-cuerpos, calculan cómo se mueven los cuerpos del sistema afectados por la gravedad de la estrella central a la que orbitan, y por el efecto gravitatorio que ejercen los demás cuerpos sobre ellos. Además, nos permite calcular encuentros cercanos entre estos cuerpos, los que pueden resultar en colisiones o en eyecciones del sistema. Son simulaciones costosas desde un punto de vista computacional ”, explica Paula Ronco.

La astrónoma cuenta que cuando los sistemas planetarios que se simulan tienen muchos cuerpos, como los considerados en este estudio, los tiempos de duración de las simulaciones son muy altos. Cuando se obtienen los resultados, se estudian las configuraciones finales de los sistemas planetarios luego de haberlos simulado por hasta 200 millones de años, escalas de tiempo de formación de los planetas de tipo terrestre en nuestro Sistema Solar. Particularmente, se estudian las masas resultantes y las cantidades finales de agua de los planetas que, al finalizar las simulaciones, se ubican en la zona de habitabilidad. También se estudia de qué región del disco protoplanetario proviene dicha agua y qué tipo de objetos la transportan.

“Los resultados sugieren, por un lado, que la creación de sistemas análogos al solar es más favorable en discos protoplanetarios formados por planetesimales —objetos sólidos a partir de los que se forman los planetas— de tamaños pequeños, de entre 100 metros a 1 kilómetro de radio. Con ellos es más fácil formar planetas gigantes gaseosos en las escalas de tiempo de disipación de los discos de gas, que con planetesimales más grandes”, asegura Ronco.

Otro resultado que destaca la científica es que, según las simulaciones, la formación de planetas en la zona de habitabilidad sería un proceso bastante común pero cuya eficacia es mayor en discos protoplanetarios compuestos por planetesimales pequeños que por planetesimales grandes.

“Los sistemas planetarios formados por planetesimales pequeños, de 100 metros, son los únicos que en su zona de habitabilidad presentan planetas ricos en agua y con masas del orden de la de Tierra, mientras que los otros, formados en escenarios con planetesimales más grandes, son completamente secos y mucho más masivos. Este resultado es de vital importancia a la hora de estudiar la potencial habitabilidad de estos planetas, ya que el agua es un ingrediente fundamental para el desarrollo de la vida”, subraya Ronco.

Según Paula Ronco, la importancia de este tipo de investigaciones radica en que mejorar los modelos de formación, incorporando cada vez más ingredientes que hagan más realistas los estudios, permite aumentar el entendimiento sobre la creación de sistemas planetarios como el nuestro. “Si bien los resultados de este trabajo no describen particularmente la formación de nuestro propio Sistema Solar, sino que la formación general de sistemas parecidos a él, nos brinda pistas interesantes a tener en cuenta”, comenta.

El trabajo a futuro consiste en continuar mejorando los modelos de formación, incorporando más fenómenos físicos. Así, destaca Ronco, se podrá restringir mejor los parámetros físicos que describen a los planetas simulados, como las masas y abundancias de agua, y se podrá mejorar las predicciones sobre cuáles son los escenarios de formación más aptos para formar planetas parecidos al nuestro.

Además, la investigadora modificará los modelos para poder estudiar la formación de sistemas planetarios alrededor de dos estrellas.

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