Autor: Gerardo Blanco

Al mirar a los planetas del sistema solar, podría pensarse que si pertenecen a la misma familia es por adopción, más que por parentesco. Pero no. La historia de su nacimiento revela que fueron creados de la misma nube molecular que colapsó para formar al Sol.


Cuando nuestro Sol se formó, deglutió casi toda la nube de desechos a su alrededor. El resto fue esculpido por la gravedad en forma de disco de gas y polvo alrededor de la recién nacida estrella. Los granos de polvo en órbita alrededor del Sol, colisionaron y progresivamente formaron cuerpos mayores. En la parte más interna del disco, la combustión de hidrógeno en el Sol hacía las cosas muy calientes, por lo que sólo los metales y minerales de silicio con altos puntos de fusión estaban presente en forma sólida. Los cuerpos en esta región sólo podían alcanzar un cierto tamaño, produciendo los cuatro planetas rocosos del sistema solar interior:Mercurio, Venus, Tierra y Marte.

Más allá de esta zona, sin estas rigurosas limitaciones, el metano y el agua se podían presentar también como sólidos. Aquí, los planetas en desarrollo podían crecer más y ser suficientemente grandes para comenzar a acretar moléculas de gas -hidrógeno principalmente- antes de que la energía del Sol las rompiera. Así, finalmente, fue como se crearon los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno y más allá en climas todavía más fríos, los gigantes de hielo Urano y Neptuno.

Hasta ahora, todo parece muy simple. Pero cuando se comienza a detallar el proceso, el modelo de acreción es bastante flojo, dice Alessandro Morbidelli del Observatorio Côte d'Azur, Francia. Para empezar, nadie sabe exactamente cómo las pequeñas rocas logran formar cuerpos mucho más grandes. Los objetos pequeños habrían recibido la presión del gas a su alrededor y los habría enviado hacia el Sol antes de que pudieran formar cuerpos mayores. Una propuesta reciente es la posibilidad de que regiones de turbulencia en el gas produjera vórtices de baja presión en los que las rocas podrían haberse reunido y fusionado.

Un problema similar afecta a los gigantes gaseosos, cuyos sólidos núcleos debieron fundirse en la presencia de gas que luego acretarían. El riesgo de que esos planetas sean empujados hacia el Sol es ilustrado por los "Júpiters calientes" vistos en otros sistemas planetarios. Se trata de planetas de tamaño similar a Júpiter pero orbitando a sus estrellas a una distancia como la de la Tierra o más cercana.

Cómo crear un sistema solar


Un esquema de cómo se piensa que se forma un sistema solar como el nuestro, pero sólo la comparación con otros sistemas podrá indicar si este modelo es universal.
4.5 mil millones de años atrás, un área de gas y polvo en la Vía Láctea comenzó a condensarse, colapsando bajo su propio peso.
El resultado fue un fino disco de material en rotación. En el centro, donde se concentró la mayor parte de la masa, frecuentes colisiones causaron que la materia se calentara.
Dentro de los 50 millones de años, la temperatura y presión en el centro fue suficientemente grande para que comience la fusión del hidrógeno:nació el Sol.
A los 100 millones de años, la acreción de cuerpos menores creó en gran medida los planetas que conocemos, rodeados de un anillo de material helado. Las órbitas precisas de los planetas se desconocen.
Varios cientos de millones de años: una interacción de Júpiter con Saturno causó que Urano y Neptuno migren hacia el exterior, disparando material del anillo en todas direcciones. Algunos cuerpos bombardearon los planetas interiores, otros fueron eyectados para formar la Nube de Oort y los restantes formaron el Cinturón de Kuiper.

El temprano sistema solar

De acuerdo al Modelo de Niza, los planetas no están donde solían, en el sistema solar temprano. Su dramática y violenta migración dio forma a lo que conocemos actualmente.

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• Regla en miles de millones de años
• El Sol se formó aprox. hace 4.6 mil millones de años
• Aprox. 100 millones de años luego de la formación del Sol
  Júpiter migra hacia dentro mientras los demás planetas migran hacia fuera.
• Aprox. 700 millones de años :Júpiter alcanza una resonancia especial con Saturno, disparando a Neptuno y Urano hacia el anillo de planetesimales...
• Aprox. 705 millones de años:
  ...que son disparados en todas direcciones, incluyendo el sistema solar interno, causando el "bombardeo tardío"
• Aprox. 900 millones de años
  Los planetas se establecen en sus actuales órbitas y los remanentes de los planetesimales forman el Cinturón de Kuiper.

En 2002 Morbidelli y colegas formaron un grupo que produciría lo que se conoce como el "Modelo de Niza". El grupo realizó detallas simulaciones de los primeros cientos de millones de años del sistema solar, tomando como punto de partida planetas apenas formados alrededor de un anillo de desechos.
En las simulaciones, los dos mayores planetas, Júpiter y Saturno, tiraban un poco de cada uno cada vez que sus órbitas se acercaban, pero en total, estos tirones gravitacionales se cancelaban mutuamente. Sin embargo, cuando Júpiter orbitaba al sol exactamente dos veces por cada una de Saturno -una "resonancia" dos a uno- el máximo acercamiento ocurría en el mismo punto en cada una de sus órbitas y, en vez de cancelarse, estos tirones trabajaban en la misma dirección, formando órbitas elípticas elongadas. Esto, a su vez, alteraba las órbitas de Urano y Neptuno.
Las resonancias son comunes en la dinámica planetaria. Como un niño en un columpio que recibe un gentil empujón en el punto correcto para subir más y más, esta resonancia particular daba un empujón a las órbitas de Urano y Neptuno cada vez que estaban cerca de los planetas gigantes. De a poco, las simulaciones mostraban que sus órbitas se hacían más largas y más elípticas. Esto los llevó al enjambre de planetesimales que, a su vez, por la gravedad de los gigantes fueron expulsados o bien atraídos hacia el sol. En el proceso, los planetesimales bombardearon a los planetas interiores y sus lunas.

Para que los tiempos concuerden, el grupo encontró crucial disponer el anillo de desechos entre las órbitas de Saturno y Neptuno y así, corregir el tamaño del disco inicial.
El modelo, de esta forma, estaría de acuerdo a la configuración actual del sistema, incluyendo los asteorides conocidos como Troyanos.



Sin embargo, muchos científicos no están convencidos del modelo, principalemnte por su tamaño. El modelo de Niza, para funcionar, debe tener un disco de desechos de unas 30 unidades astronómicas para concordar con las actuales observaciones.
Se han observado discos alrededor de muchas estrellas jóvenes -como Beta Pictoris- y su tamaño no concuerda.

"Vemos discos de 100, 200, 300 unidades astronómicas. Raramente vemos discos de 30 UA", señala Scott Kenyon del Centro Harvard-Smithsonian.

El modelo de Niza, empero, permite explicar muchas de las características del sistema solar actual, incluyendo el Cinturón de Kuiper y las raras formas de las órbitas de Júpiter y Saturno. Sin dudas, el modelo, aunque deba ser corregido, ha sentado un nuevo estándar que podrá ser mejorado y ampliado en futuras investigaciones.


Fuentes y links relacionados

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• New Scientist: Unknown solar system 1: How was the solar system built?, por Richard Webb
• New Scientist: The solar system, but not as we know it, por David L Chandler
• Sky and Telescope:Chaos in the Early Solar System
  Incluye un video (mov) que ilustra cómo los millones de planetesimales modificaron las órbitas de los planetas exteriores.
• Origin of the orbital architecture of the giant planets of the Solar System
  Tsiganis, K.; Gomes, R.; Morbidelli, A.; Levison, H. F.
  Nature, Volume 435, Issue 7041, pp. 459-461 (2005).
  DOI:10.1038/nature03539
• Chaotic capture of Jupiter's Trojan asteroids in the early Solar System
  A. Morbidelli, H. F. Levison, K. Tsiganis and R. Gomes
  Nature, Volume 435, Issue 7041,p462
  doi: 10.1038/nature03540
• Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets
  R. Gomes, H. F. Levison, K. Tsiganis and A. Morbidelli
  Nature, Volume 435, Issue 7041,p466
  doi: 10.1038/nature03676
  
  

Sobre las imágenes

Luis Alonso.

Fue en el año 2009 cuando casualmente presencie el excelente trabajo de Ricardo Espejo en tres dimensiones. En aquella ocasión, el paseo por el Sistema Solar nos llevaba hasta Marte, pero el pasado día 10 de mayo ya acabado, Ricardo tuvo la amabilidad de llevarnos a todos los presentes hasta el planeta Neptuno en la Sede de la Agrupación Astronómica de Madrid.

Socio de la misma, Ricardo Espejo consigue dotar a la filmación de un realismo y una belleza cuyo valor aumenta al tratarse de una persona amateur. En el trabajo, se cuida el detalle propio de cada planeta, lo majestuoso y lo terrible, el tamaño y la perspectiva del plano o del paisaje, destacando las singularidades, mientras viajamos por el espacio acompañados por una susurrante e invitadora composición musical creada por el mismo.

El trabajo, mejor dicho la gran obra, esta creada con Autodesk Maya, un programa informático dedicado al desarrollo de gráficos en 3D, efectos especiales y animación. Ricardo Espejo ha empleado más de seis años en acabar, como el la ha bautizado, sus Paisajes Lejanos.

Sacando tiempo de donde no existe, haciendo y divulgando ciencia, ha necesitado crear 25 imágenes por cada segundo que presenciamos; 50, si tenemos en cuenta que para visionar esta travesía, ha necesitado de dos proyectores perfectamente sincronizados.

Cuando uno se sienta, cuando uno se coloca las gafas, la sensación que a uno le produce resulta única; el espectador parece viajar en una nave que le lleva impulsado por el Sol en un trayecto placentero a lo largo de nuestro Sistema Solar. El público, la audiencia, tiene la sensación de encontrarse allí mismo, de tocar las mariposas, de mojarse con la lluvia, de recalar en los planetas....

No me cansaré nunca de elogiar este quehacer, este arduo y laborioso proyecto acabado, que dignifica a todos los que intentamos aportar y proyectar la astronomía desde nuestra humilde condición de aficionados. Ricardo Espejo debe ser ejemplo y modelo de como divulgar la ciencia que observa el pasado.

Os recomiendo difruteis con la presentación de su trabajo en:

http://www.youtube.com/watch?v=WpU92LxX924

Jorge Franchín. Science News. Amazings.

Los usuarios de internet de todo el mundo serán capaces de ayudar a los astrónomos profesionales en su búsqueda de planetas similares a la Tierra, gracias a un nuevo proyecto científico online llamado Planet Hunters (Cazadores de Planetas), en el que puede participar el público.

Esta iniciativa ha sido puesta en marcha recientemente en www.planethunters.org y se valdrá de la ayuda de voluntarios para analizar los datos reunidos por la misión Kepler de la NASA. El telescopio espacial ha estado buscando planetas ubicados fuera de nuestro sistema solar (los llamados exoplanetas) desde su lanzamiento en Marzo de 2009.

Entre los impulsores del proyecto figuran los astrónomos Kevin Schawinski, Debra Fischer y Meg Schwamb, de la Universidad de Yale.

Se cree que la misión Kepler cuadruplicará el número de planetas encontrados en los últimos 15 años.

Debido a la gran cantidad de datos que ahora están disponibles gracias a la misión Kepler, los astrónomos recurren a los ordenadores para que estos les ayuden a ordenarlos y a identificar posibles planetas. Pero los ordenadores sólo son buenos para encontrar las cosas específicas que se les enseña a buscar, mientras que el cerebro humano tiene la capacidad de reconocer patrones inesperados e inmediatamente detectar lo que es extraño o único, mucho mejor de lo que podemos enseñarles hacer a las máquinas.

Cuando los usuarios de Planet Hunters inician una sesión en la web del proyecto, se les pide que respondan a una serie de preguntas simples sobre una de las curvas de luz de las estrellas (un gráfico que muestra la cantidad de luz emitida por la estrella a lo largo de un periodo de tiempo) para ayudar a los astrónomos de la Universidad de Yale a determinar si en el gráfico aparece una atenuación repetitiva de la luz, que indicaría la presencia de un posible exoplaneta.

"La búsqueda de planetas es la búsqueda de la vida", sentencia Fischer. Y, al menos para la vida tal como la conocemos, esa búsqueda empieza por tratar de hallar un planeta similar a la Tierra, al como acota Fischer. Los científicos creen que tales planetas son el mejor lugar para buscar vida, porque tienen el tamaño correcto y orbitan alrededor de sus respectivas estrellas a la distancia correcta para la existencia de agua líquida, un ingrediente esencial para toda forma de vida terrestre.

Un grupo de astrónomos que utilizaba el Telescopio Espacial Hubble ha descubierto una cuarta luna orbitando el helado planeta enano Plutón. Este diminuto satélite nuevo, temporalmente llamado P4, fue descubierto en una exploración del Hubble que buscaba anillos alrededor del planeta enano.

La nueva luna es la más pequeña descubierta alrededor de Plutón. Posee un diámetro estimado de 13 a 34 km. Como comparación, Caronte, la mayor luna de Plutón, tiene 1.200 km de tamaño, y las otras dos lunas, Nix e Hydra, están en el rango que va de los 32 a los 113 km. "Encuentro impresionante que las cámaras de Hubble nos hayan permitido ver un objeto tan diminuto tan claramente, desde una distancia de más de 5 mil millones de kilómetros", dijo Mark Showalter, del Instituto SETI, quien dirigió este programa de observación con el Hubble.

El descubrimiento es resultado del trabajo que se está llevando a cabo como apoyo de la misión New Horizons, que tiene previsto sobrevolar el sistema de Plutón en 2015. La misión ha sido diseñada para conoce mejor los mundos que se encuentran en la frontera de nuestro sistema solar. El cartografiado de la superficie de Plutón y el descubrimiento de sus satélites realizado por Hubble han resultado muy valiosos en la planificación del encuentro cercano con New Horizons.
"Se trata de un descubrimiento fantástico", afirma Alan Stern, investigador principal de la misión New Horizons. "Ahora que sabemos que existe otra luna en el sistema de Plutón podemos programar observaciones cercanas durante nuestro paso". La nueva luna se sitúa entre las órbitas de Nix e Hydra, que el Hubble descubrió en 2005. Caronte se descubrió en 1978 por el Observatorio Naval de los Estados Unidos, y se resolvió por primera vez, como un cuerpo separado de Plutón, usando el Hubble en 1990.

Todo el sistema de lunas del planeta enano se cree que se formó en una colisión entre Plutón y otro cuerpo de tamaño planetario en los inicios de la historia del Sistema Solar. El impacto dispersó material que se unificó en la familia de satélites observados alrededor de Plutón. Las rocas lunares retornadas a la Tierra por las misiones Apollo llevaron a la teoría de que nuestra Luna fue el resultado de una colisión similar entre la Tierra y un cuerpo del tamaño de Marte hace 4.400 millones de años.

Los científicos creen que el material eyectado desde las lunas de Plutón por impactos de micrometeoritos puede formar anillos alrededor del planeta enano, pero las fotografías del Hubble no han detectado ninguno hasta el momento. “Esta sorprendente observación es un poderoso recordatorio de la capacidad del Hubble como observatorio astronómico de propósito general para hacer asombrosos descubrimientos no intencionados”, dijo Jon Morse, director de la división de astrofísica en las Oficinas Centrales de la NASA en Washington.

Jorge Franchín. Texto original en inglés.

Un equipo de astrónomos ha desarrollado un método para ver planetas casi imperceptibles que antes quedaban ocultos por el resplandor de su estrella. La nueva técnica permitirá a los científicos buscar planetas más cercanos a sus respectivas estrellas de lo que ha sido posible hasta ahora.

Usando la nueva tecnología óptica desarrollada en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, el equipo internacional de astrónomos ha obtenido las imágenes de un planeta en una órbita mucho más cercana a su estrella que la de cualquier otro planeta extrasolar encontrado previamente.
El descubrimiento es el resultado de una colaboración internacional entre el Observatorio Steward, el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, el Observatorio Europeo Austral, la Universidad de Leiden en los Países Bajos y el Instituto Max Planck para la Astronomía en Alemania.

Instalado en el VLT del Observatorio Europeo Austral, en la cumbre del Cerro Paranal, Chile, la nueva tecnología permitió al equipo internacional de astrónomos confirmar la existencia y el movimiento orbital de Beta Pictoris b, un planeta de entre 7 y 10 veces la masa de Júpiter, alrededor de su estrella madre, Beta Pictoris, a 63 años-luz de la Tierra.

El componente principal del innovador dispositivo óptico es una pequeña pieza de vidrio con un patrón muy complejo grabado en su superficie. El dispositivo bloquea la luz de las estrellas de una manera muy definida, permitiendo que los planetas aparezcan en la imagen, algo que sin este aparato sería imposible pues el brillo de los planetas quedaría del todo ahogado por el de la estrella.

Esta técnica abre nuevas puertas al descubrimiento de planetas, tal como augura Phil Hinz, director del Centro de Óptica Adaptativa Astronómica en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona. E implica también que planetas interiores de nuestro sistema solar (como la Tierra), que a juzgar por el límite tecnológico que hasta ahora se creía infranqueable se consideraban fuera del alcance del escrutinio de hipotéticos observadores inteligentes en otros sistemas solares, sí sean visibles.