Es posible que la formación de planetas no siempre sea como la imaginamos en nuestras cabezas.
Nuevas simulaciones muestran que los grandes planetas que se forman bastante lejos de sus estrellas anfitrionas comienzan sus vidas no como una esfera ordenada, sino más bien como un disco aplanado. como un panqueque esponjoso o un M&M – una forma llamada esferoide achatado. A medida que giran, estos protoplanetas atraen gradualmente material y finalmente adoptan la forma redonda más familiar de Júpiter o un gobstopper. (No mientas, te comerías un plato de Júpiter).
El hallazgo al que llegaron los astrofísicos Adam Fenton y Dimitris Stamatellos de la Universidad de Central Lancashire arroja algo de luz sobre las innumerables formas diferentes de hacer crecer un planeta, en el turbulento disco de polvo y gas que gira alrededor de una estrella bebé.
“Hemos estado estudiando la formación de planetas durante mucho tiempo, pero nunca antes se nos había ocurrido comprobar la forma de los planetas a medida que se forman en las simulaciones. Siempre habíamos asumido que eran esféricos”. Stamatellos dice.
“Nos sorprendió mucho que resultaran ser esferoides achatados, bastante similares a sabelotodos!”
Aunque hemos encontrado muchos planetas en la Vía Láctea… más de 5.500 confirmados hasta la fecha, no está del todo claro cómo se forman. Cuando nace una estrella, se forma a partir de un grupo de una enorme y densa nube de gas y polvo en el espacio; ese grupo colapsa bajo la gravedad y comienza a girar. El material a su alrededor forma un disco que se enrolla dentro de la estrella bebé, alimentando su crecimiento.
No todo ese disco termina cayendo sobre la estrella. Lo que sobra forma las otras cosas que componen un sistema planetario: los planetas, los cometas, los asteroides, las lunas.
Pero, ¿cómo se une el material del disco? En el caso de los planetas terrestres más pequeños, como la Tierra, Venus, Marte y Mercurio, los científicos creen que se construyen gradualmente a partir de la acumulación de trozos de roca que se pegan y se acumulan hasta que se forma, bueno, un planeta.
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Para los gigantes gaseosos más grandes, los científicos creen que podría ocurrir algo llamado inestabilidad del disco. Esto ocurre cuando el disco que se enfría rápidamente alrededor de la estrella se rompe en pedazos que se condensan bajo la gravedad y forman planetas.
Esta es una idea atractiva, porque puede explicar planetas que son difíciles de racionalizar según la teoría de la acreción, como los planetas que son mucho más grande de lo esperado para su estrellaplanetas con amplias separaciones orbitales o planetas grandes que se forman rápidamente.
Fenton quería comprender mejor el proceso de formación de planetas con inestabilidad del disco, por lo que diseñó y ejecutó simulaciones complejas, ajustando diferentes aspectos del proceso, como la densidad del gas, la temperatura y la velocidad del disco.
“Fue un proyecto computacional extremadamente exigente que requirió medio millón de horas de CPU en el DiRAC del Reino Unido. [Distributed Research using Advanced Computing] Instalación de computación de alto rendimiento”, Fenton dice. “¡Pero los resultados fueron sorprendentes y valieron la pena el esfuerzo!”
Esos resultados revelaron que los protoplanetas gigantes gaseosos primero adoptan una forma aplanada a medida que giran, lo cual, dada la fuerza centrífuga involucrada y el hecho de que el protoplaneta todavía es una colección de materia relativamente suelta en esa etapa, tiene sentido. Incluso los planetas bien formados y mucho más compactos del Sistema Solar han protuberancias centrífugas alrededor de sus ecuadores.
La simulación también sugiere que el material se acumula en el protoplaneta en crecimiento predominantemente en los polos, en lugar de alrededor del ecuador.
No está claro qué significa el hallazgo para el modelo de acreción del núcleo, pero la investigación sugiere que las propiedades de un protoplaneta incrustado en un disco estelar podrían parecer variar, dependiendo del ángulo de visión.
Desde el lado, la forma de panqueque es más obvia, pero desde la top, es fácil confundir la forma redonda con una esfera. Estamos mejorando en la detección de estos planetas en desarrollo, por lo que es importante, dicen los investigadores, comprender cómo interpretar lo que estamos mirando.
La investigación ha sido aceptada en Cartas de Astronomía y Astrofísicay está disponible en arXiv.