Nueva teoría explica el origen del cinturón de asteroides

El Sistema Solar está formado por lejanos gigantes de gas y planetas rocosos interiores separados por un cinturón de asteroides. Ahora, una nueva y elegante teoría explica cómo surgió esta estructura.

Esquema que representa las etapas de la nueva teoría.

Cuando se trata de formación de planetas, el pensamiento convencional ha estado con nosotros desde hace más de 40 años. Ésto dice así: los pedazos de roca y polvo se agrupan para formar planetas rocosos que luego atraen a los gases que forman sus atmósferas. Los gigantes gaseosos se forman cuando estos núcleos rocosos crecen a lo menos diez veces el tamaño de la Tierra y así pueden atraer grandes envolturas gaseosas.

Hay numerosos problemas con este modelo, por ejemplo no explica cómo los trozos de roca de algunos metros de tamaño terminan uniéndose entre sí después de estrellarse unos contra otros al azar. Luego está el problema de la rotación planetaria. Si los planetas se forman a partir de la agrupación aleatoria de roca y polvo, ¿por qué casi todos ellos giran en la misma dirección? Sin duda, sus rotaciones deben distribuirse al azar.

Pero en los últimos meses varios astrofísicos han comenzado a discutir otra idea que soluciona estos problemas. Sergei Nayakshin, en la Universidad de Leicester en Reino Unido, da cuenta clara de esta nueva idea.

El nuevo enfoque pone patas arriba el modelo convencional. La formación planetaria comienza a distancias de más de 50 UA de la estrella madre, cuando las variaciones aleatorias en la densidad de la nube de gas protoplanetaria comienzan a atraer más gas y crecen bajo la fuerza de gravedad.

Dentro de estos núcleos de acumulación, llamados embriones de planetas gigantes, cualquier acumulación de material rocoso en el centro forma un núcleo rocoso. Estos núcleos giran en la misma dirección que la nube de gas original, ya que se formaron por el colapso gravitacional de una nube y no por colisiones al azar.

Mientras se forman los núcleos, los planetas embrionarios interactuan con la nube de gas de la estrella madre, causando que migren hacia el interior en una trayectoria espiral. Los astrónomos saben desde hace tiempo que las enormes atmósferas gaseosas son inestables a distancias inferiores a un radio crítico debido a varios factores, tales como las fuerzas de marea y la irradiación del Sol. Así que cuando los planetas embrionarios se acercan a este radio crítico, pierden sus envolturas de gas dejando planetas rocosos como el nuestro.

Casualmente, en el radio crítico, los planetas que describen trayectorias espirales no sólo pierden el gas sino también cualquier tipo de sólido mezclado en su atmósfera exterior. Este radio corresponde al cinturón de asteroides en nuestro sistema. Esta nueva idea explica por primera vez cómo se formó el cinturón y por qué separa a los gigantes gaseosos de los planetas terrestres.

Los gigantes gaseosos como Júpiter son embriones planetarios que sencillamente no habrían llegado tan cerca del Sol para perder sus gases antes que la dinámica orbital se estableció en el sistema relativamente estable que tenemos ahora.

Una característica impresionante de este modelo es que explica de forma natural la estructura del Sistema Solar, con los distantes planetas gigantes de gas separados de los planetas rocosos interiores por un cinturón de asteroides. Ningún otro modelo lo hace con tanta elegancia. Es ésto lo que ha atraído la atención tan rápidamente.

Lo curioso de este nuevo modelo es que ninguno de los mecanismos involucrados se basa en nuevas ideas. Pero en el pasado, fueron sugeridas estas ideas y luego fueron descartadas.

Por ejemplo, la idea de que los planetas terrestres son gigantes de gas que han perdido sus envolturas de gas fue planteada por primera vez hace más de 30 años. Los astrónomos la abandonaron después de que varios cálculos mostraron que los gigantes de gas no pueden formarse cerca de una estrella, que es donde encontramos a los planetas rocosos en la actualidad.

Y la idea de que los planetas pueden migrar grandes distancias en un sistema planetario también ha permanecido durante años.

Lo nuevo de ésto es que estos procesos han sido reordenados de manera que los gigantes de gas se formaron primero y luego migraron, perdiendo sus atmósferas a medida que se acercaban a la estrella madre. De repente, parece obvio.

Todavía queda trabajo que hacer, por supuesto. Nayakshin señala que el nuevo modelo todavía no explica estructuras como el Cinturón de Kuiper, la Nube de Oort ni la composición de los cometas.

Sin embargo, existe cierto entusiasmo por esta teoría, que le está dando un impulso considerable en la comunidad. Puedes estar seguro que en este momento los astrónomos estudian detenidamente todos los detalles. Esperemos escuchar más sobre esto en los próximos meses.

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