Los planetas no se forman como pensábamos, según esta simulación

La formación de planetas es una de los campos más fascinantes de la astrofísica. Todo comienza con la explosión fulgurante de una estrella. Cuando esta absorbe la suficiente masa, se inician las reacciones nucleares su interior, lo que crea una enorme onda expansiva que barre los átomos y pequeñas moléculas que no habían caído en el campo gravitatorio del astro. Esta onda, también perturba el disco protoplanetario que rodea la estrella, e inicia una danza en la que los bailarines no dejan de chocar.

Estas partículas de polvo y rocas que apenas tienen unos pocos centímetros de tamaño comienzan a agregarse en grupos cada vez más grandes. Con el aumento de tamaño, también son más fuertes los tirones gravitacionales, por lo que comienza un bucle de retroalimentación positiva en la que cada vez más y más masa se va concentrando en un mismo punto. Esta reacción imparable acabará formando los planetoides, que seguirán su camino alrededor de la estrella mientras limpian al resto de cuerpos que ocupan su órbita. O por lo menos esto es lo que pensamos que ha sucedido en nuestro y otros sistemas solares. Aunque la observación completa de principio a fin de este fenómeno es imposible para el ser humano, por lo que para comprender el fenómeno en detalle dependemos de modelos matemáticos.

Pegarse o rebotar

Uno de los puntos clave para comprender la evolución planetaria es que estos modelos tengan en cuenta las variables y las condiciones en diferentes puntos del proceso. Y aquí es donde comienzan los problemas. Muchos de los modelos actuales indican que cuando chocan agregados de polvo, se quedan pegados entre ellos, pero ciertas simulaciones parecen indicar lo contrario. Las nuevas teorías indicarían que cuanto más grande es un agregado de polvo, menos probable es que se mantenga unido al chocar, ya que el choque liberaría las partículas y las enviaría lejos.

Para probar esta teoría, un grupo de astrofísicos ha realizado miles de simulaciones de choques entre agregados de la misma masa, pero cuyo tamaño varíe entre de 1 y 14 centímetros de diámetro. En el estudio de los choques han utilizado una simulación denominada “esfera blanda” en la que se asume la rigidez de cada partícula del agregado, pero permite las deformaciones del conjunto durante la colisión. Para que nos hagamos una idea, si hacemos chocar dos bolsas de canicas, este modelo asume que cada canica es rígida, pero la bolsa se puede deformar y romper.

Los datos no engañan

Los resultados mostraron que el aumento del radio de los agregados disminuye que se adhieran. Es decir, que si estos agregado de polvo son más porosos y chocan, es menos probable que después del choque quede un objeto más grande, si no que seguramente se disgregue en miles de trocitos.

En palabras de Hidekazu Tanaka, uno de los autores del estudio y profesor del Instituto Astronómico de la Facultad de Ciencias de la Universidad Tohoku de Sendai (Japón): "El presente estudio demuestra que los cúmulos de polvo que constituyen el material de los planetas dejan de crecer cuando alcanzan cierto tamaño, ya que es más difícil que los cúmulos grandes se adhieran entre sí. Nuestros resultados dificultan aún más el problema de la formación de planetoides. El crecimiento adhesivo de los cúmulos de polvo es un proceso clave en el proceso de formación de planetas".

Pero ¿Por qué?

Los resultados de experimentos de laboratorio anteriores y simulaciones de modelización que trataban de explicar el comportamiento de rebotar o adherirse en estos agregados a menudo resultados contradictorios. El grupo autor del estudio y otros investigadores hipotetizaban que esto se debía a los distintos tamaños de los agregados, y los resultados del presente estudio corroboran esta hipótesis.

Actualmente, lo que no está claro es por qué el tamaño de los agregados afecta a la probabilidad de adherencia durante una colisión. Por ello, el grupo de investigación tiene la vista puesta en el futuro, y tienen las miras puestas en un supercomputador capaz de probar más escenarios en detalle. Además, otros estudios centrados en cómo se unen estos agregados y, sobre todo, donde se disipa la mayor parte de la energía después de una colisión, también podrían desvelar cómo los agregados más grandes acaban pegándose. Estos futuros estudios pretenden acercar un poco más un modelo que permita comprender qué ocurre en los primeros estadios de formación de un sistema solar.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los modelos se revisan constantemente según se van entendiendo más y más los procesos subyacentes a la creación de planetas. Los humanos podemos ver diferentes estadios de esta formación gracias a los potentes telescopios terrestres y espaciales, pero no podemos ver el establecimiento de un sistema estelar en concreto, porque tarda millones de años.

Referencias (MLA):

• Arakawa, Sota, et al. “Size Dependence of the Bouncing Barrier in Protoplanetary Dust Growth.” The Astrophysical Journal Letters, vol. 951, no. 1, 2023, https://doi.org/10.3847/2041-8213/acdb5f.