Cuantos más planetas encontramos, menor parece que es nuestro conocimiento sobre cómo nacen los sistemas planetarios, según comenta un destacado cazador de planetas. «Con la cuenta de planetas orbitando estrellas ascendiendo a más de 500, los cazadores de planetas están en la edad de oro de los descubrimientos», dijo Geoffrey Marcy de la Universidad de California, Berkeley.
Pero la bonanza le trae dolores de cabeza a los teóricos, dijo, porque muchos de los nuevos sistemas estelares descubiertos desobedecen los modelos existentes de cómo se forman los planetas. Las teorías actuales sostienen que los planetas se forman en discos de gas y polvo dejados tras el nacimiento de la estrella.
En nuestro sistema solar, se ha pensado desde hace tiempo que los planetas gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno inicialmente tomaron forma en lugares alejados de la estrella y después migraron hacia zonas más cercanas, ya que el arrastre gravitatorio producido por el gas y polvo sobrante erosionaba sus órbitas. Los procesos de migración pararon cuando la mayor parte del gas y polvo había sido barrido para formar diversos objetos, dejando a los planetas más o menos donde los encontramos hoy en día.
En teoría, otras estrellas con planetas deberían haber tomado inicios similares. Pero según Marcy, la teoría tiene implicaciones que no se derivan de la realidad.
Implicación nº 1: Todas las órbitas planetarias deberían ser casi circulares
Es posible que algunos planetas nazcan en órbitas excéntricas, que se muevan en torno a sus estrellas en óvalos alargados. Pero conforme un planeta migra en espiral hacia la vecindad de su estrella, el arrastre gravitacional debería hacer más circular su órbita.
Los ocho planetas de nuestro sistema solar tienen órbitas casi circulares, y los modelos de discos de formación planetaria sugieren que la mayor parte de otros sistemas estelares deberían ser también así.
En realidad, sin embargo, solo uno de cada tres exoplanetas conocidos tiene una órbita casi circular.
Implicación nº 2: Con pequeñas excepciones, todo en un sistema estelar debería orbitar en el mismo plano y en la misma dirección
Los ocho planetas de nuestro sistema solar orbitan en la misma dirección a lo largo de lo que llamamos eclíptica, un disco plano que está casi alineado con el ecuador solar. Esto tiene sentido si los planetas toman forma dentro del disco plano de material que rota alrededor de estrellas recién nacidas.
Los modelos están basados en la noción de que el arrastre gravitacional en estos discos es la principal influencia en los planetas conforme migran. Basado en esta teoría, los planetas deberían permanecer en la eclíptica y continuar siguiendo la rotación de sus estrellas.
Sin embargo, una de cada tres órbitas de exoplanetas están desalineadas. Algunos orbitan en direcciones opuestas a las rotaciones de sus estrellas, y otros están desplazados de la eclíptica, como satélites meteorológicos sobrevolando los polos terrestres más que el ecuador.
Implicación nº 3: Los planetas del tamaño de Neptuno deberían ser poco frecuentes en el Universo.
Las teorías de arrastre de gas también dicen que los planetas entre tres veces la masa terrestre y la joviana deberían ser relativamente raros. Eso es porque los modelos sugieren que la velocidad de migración es proporcional a la masa del planeta, según palabras del astrónomo Alessandro Morbidelli del Laboratoire Cassiopee en Nice, Francia.
Planetas más pequeños que la Tierra pueden sobrevivir sin problemas en el disco porque migran muy lentos. Planetas entre la masa de la Tierra y la de Urano migran tan rápidos que deberían ser engullidos por la estrella central. Los planetas que crecen lo suficientemente rápidos para convertirse en gigantes gaseosos se comen todo el gas de alrededor, decelerando sus velocidades de migración y dándoles una oportunidad para sobrevivir.
Basado en los hallazgos de los cazadores de planetas, sin embargo, Marcy de la UC Berkeley argumenta que hay muchos planetas del tamaño de Neptuno para que la teoría sea correcta.
El rango de tamaños donde debería haber menos planetas – de 3 a 15 veces el tamaño de la Tierra – es de hecho donde hay más. Los planetas substancialmente más pequeños que esto son aún muy difíciles de detectar para tener estadísticas fiables.
«La teoría ha sido tachada», dijo Marcy durante el encuentro de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle, Washington.
Marcy piensa que parte del problema está en que los teóricos han prestado demasiada atención a las interacciones de gas y de polvo pero no tanto a las interacciones entre planetas.
«Esta debe ser la fuente dominante de migraciones, lanzando a los planetas a órbitas excéntricas y de altas inclinaciones», dijo.
Mientras tanto, dijo, la próxima generación de instrumentos cazadores de planetas probablemente añadirá un sinfín de nuevos exoplanetas extraños «que dará a los teóricos aún más razones para que se tiren de los pelos».
Aún así, algunos expertos no están aún listos para abandonar las teorías actuales.
«Estoy de acuerdo de todo corazón que la distribución estadística de los planetas que… los modelos producen es diferente a la población que vemos,» dijo Hal Levison, teórico de formación planetaria del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado.
El problema, dijo, está en que la teoría es tan dependiente de las matemáticas que cualquier simulación detallada simple puede tardar meses en tiempo computacional. «Solo puedes realizar un número pequeños de simulaciones» en el tiempo asignado, dijo Levison.
Para poder correr suficientes simulaciones para obtener distribuciones fiables de posibles resultados, dijo, es necesario usar versiones simplificadas de estos modelos. Pero los modelos más rápidos tienen un precio, y su fallo para encajar con la realidad exoplanetaria no significa necesariamente que estén mal.
«La única cosa que podemos decir seguro es que los modelos estos no funcionan», dijo Levison. «Son una porquería de modelos».
Fuente: National Geographic
