Estrellas con discos formados por escombros deben albergar planetas como la Tierra

Estrellas con discos de escombros alrededor, podrían ser buenos objetivos para buscar planetas similares a la Tierra.

Los discos de escombros están formados por planetesimales (objetos sólidos de tamaño muy pequeño que posteriormente dan lugar a la formación de planetas por efectos de la gravedad) y por polvo que rodean a las estrellas.

Unos pocos cientos de estrellas que han sido encontradas muestran signos de estar rodeadas de polvo, ha dicho el astrofísico Sean Raymond del Observatorio de Burdeos en Francia.

La vida del polvo es muy corta comparada con la de las estrellas, ya que se dispersa por todo el espacio interestelar debido a las perturbaciones gravitatorias producidas por los planetas gigantes. Se piensa que cualquier disco formado por escombros se nutre de las colisiones producidas entre cuerpos del tamaño de un asteroide, que a su vez se producen durante la formación de planetas rocosos como la Tierra. Ahora bien: si cualquier disco que se observe es relativamente grande, y tiene suficiente calma en términos de su dinámica orbital, puede dar lugar a la formación de mundos rocosos.

“Para discos de escombros que existan alrededor de viejas estrellas, se necesita un ambiente dinámico en calma con pocas perturbaciones gravitatorias. Para formar planetas terrestres se necesita lo mismo. Entonces, tiene sentido decir que estos dos resultados tienen que estar relacionados”, afirma Sean Raymond, quien además señala: “creo que la implicación más importante del descubrimiento es que los discos de escombro pueden actuar como señales en sistemas con una alta probabilidad de tener planetas terrestres y, en algunos casos, planetas como la Tierra”.

Imagen artística de cómo se ve el cinturón de Kuiper, formado por millones de pedazos de hielo y roca, que se encuentra entre las órbitas de Júpiter y Saturno. /Fuente: nasa.gov
Imagen artística de cómo se ve el cinturón de Kuiper, formado por millones de pedazos de hielo y roca, que se encuentra entre las órbitas de Júpiter y Saturno. /Fuente: nasa.gov

Para explorar con mayor profundidad la idea, Raymond y su equipo simularon cómo los planetas emergen de discos de escombros. Los discos internos aparentemente forman planetas rocosos en un periodo de 10 a 100 millones de años, los cuales son el resultado de impactos entre objetos rocosos del tamaño de un asteroide o de la Luna con otros objetos más masivos como Marte. Los discos internos no son suficientemente grandes para producir los núcleos de planetas gigantes (estos planetas gigantes surgen mucho más lejos del disco, en la llamada “línea de nieve”, mucho más lejos del Sol, y donde las temperaturas son lo suficientemente bajas para que los componentes del hidrógeno se condensen en granos de hielo.

Por otro lado, se piensa que los planetas gaseosos (como Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), se forman en los primeros millones de años después de la aparición de los discos protoplanetarios de las estrellas. Esto significa que podrían influír en la formación de los planetas rocosos en el disco de escombros mientras éstos (los planetas rocosos) se van formando.

Para poder observar los efectos que los planetas gaseosos podrían tener en la formación de los planetas rocosos (como Mercurio, Venus, la Tierra y Marte), el equipo de investigadores simuló un disco interno de 500 planetesimales y de 50 planetas en estado embrionario con un tamaño 9 veces el de la masa de la Tierra y a una distancia de entre la mitad y cuatro veces la distancia que existe de la Tierra al Sol; tres planetas gigantes a distancias similares de las que hay entre Júpiter y Saturno y a 5 o 10 veces la distancia que existe entre la Tierra y el Sol; y un disco externo de planetesimales (comparable al cinturón de Kuiper) igual a 50 o 100 veces el volúmen de la Tierra y de 10 a 20 veces la distancia existente entre la Tierra y el Sol. Luego dejaron a esos sistemas evolucionar por un periodo de tiempo de 100 a 200 millones de años.

“Yo realicé más de 500 simulaciones donde cada una tomó entre unas pocas semanas y seis meses”, afirma Raymond.

Dependiendo de su masa, órbita y otras propiedades de los discos y planetas utilizados en la simulación, las inestabilidades gravitacionales provocadas por los planetas gigantes pudieron eliminar a casi o a la mayoría de los planetesimales, reorganizando las posiciones de los planetas.

Imagen artística de un bombardeo de cometas, los cuales están formados por hielo.

Gracias a las simulaciones realizadas, también encontraron que estrellas con amplios y masivos discos externos tiene más probabilidades de albergar planetas rocosos, ya que los planetesimales en estos discos externos pueden disminuir excentricidades en las órbitas de los planetas gigantes, reduciendo las posibilidades de que los efectos gravitatorios de estos planetas gigantes puedan sacar de su órbita a los planetas rocosos.

Ahora bien: sistemas con planetas menos masivos que los gigantes como Neptuno, muy probablemente sean capaces de soportar planetas terrestres.

“Raymond y sus colaboradores han identificado un camino que nos puede guiar hacia exoplanetas del tamaño de la Tierra que puedan tener una órbita muy parecida a la de nuestro planeta con respecto al Sol” ha dicho el científico planetario Rory Barnes de la Universidad del Washington También ha comentado: “Éstos planetas representan todo un reto para ser detectados, por lo que cualquier pista que restringa la búsqueda es de gran valor”.

“Lo bueno de esta idea es que puede ser probada simplemente buscando planetas con poca masa alrededor de estrellas con discos de escombros. Éste trabajo, afortunadamente, se encuentra progresando”, ha comentado.

Curiosamente, nuestro propio Sistema Solar no es el candidato idóneo para encontrar respuestas porque está formado por planetas rocosos y por planetas gigantes gaseosos que se encuentran en relativa calma en términos de su dinámica orbital.

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Cinco estrellas bebé se destacan en esta imagen de la nebulosa de Orión. Cuatro de ellas poseen discos de gas alrededor. donde nuevos planetas podrían formarse. /Fuente: http://www.astrobio.net

“¿Y por qué entonces no tenemos en nuestro propio Sistema Solar estos escombros?”, se pregunta el propio Raymond, quien luego responde a su propia pregunta: “Resulta que mil millones de años después de su formación, el Sistema Solar tuvo un disco brillante de escombros también. Como en el caso de otras estrellas, el polvo fue producido por planetesimales formados por hielo que ocasionalmente colisionaban y se distanciaban los unos de los otros. Ésta población de planetesimales dio origen al cinturón de Kuiper, y nosotros pensamos que contenía material, fundamentalmente rocas, 50 veces más grandes que el tamaño de la Tierra, y era 100 veces más masivo de lo que es ahora.

Sin embargo, el cinturón de Kuiper fue casi completamente limpiado durante un periodo de inestabilidad que sucedió hace unos 3,8 millones de años, periodo que está ligado con el “Gran Bombardeo Tardío” que se produjo cuando los asteroides fueron lanzados alrededor del Sistema Solar, dejando planetas con cicatrices que pueden ser visibles hoy en día.

“Ésta inestabilidad cambió las órbitas de los planetas gigantes -Júpiter y Saturno se movieron un poco más lejos, pero Urano y Neptuno se dispersaron hacia el exterior dentro del cinturón de Kuiper”, explica Raymond. “Urano y Neptuno se encargaron de destruir casi completamente el cinturón de Kuiper, esparciendo objetos hacia adentro y hacia afuera de Júpiter y Saturno, los cuales se encargaron de que su gravedad los sacara del Sistema Solar, y una pequeña fracción de las pequeñas rocas que quedaron impactaron contra la Tierra, la Luna y otros planetas. Esto explica no sólamente por qué las órbitas de Júpiter y Saturno son casi circulares, sino también la escasez de polvo que hay en el Sistema Solar.

Lo más importante es que futuras investigaciones podrían utilizar los modelos que Raymond y sus colegas han elaborado para estimar si las estrellas que hospedan discos de escombros podrían albergar planetas rocosos. Un candidato podría ser la estrella Eta Corvi, cuyo polvo del que se rodea podría estar formado por restos de una colisión entre un planeta como la Tierra y uno o más cometas.

“Sería muy bueno si el trabajo de Raymond nos pudiera ayudar a obtener una imagen física de lo que pasa en Eta Corvi”, afirmó el astrofísico Carey Lisse del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins y quien no participó en el estudio.

Sin embargo, Raymond propone que las estrellas que poseen discos de escombros deben ser excelentes sitios para buscar planetas como la Tierra, pero resulta que sólamente alrededor de una en seis estrellas observadas, que tienen más de mil millones de años de edad, poseen uno de estos discos formados por polvo.

“¿Y qué sucede con aquellas estrellas que no tienen discos de escombros?”, se pregunta Raymond.

El hecho de que muchas estrellas aparentemente no tengan discos de escombros, “probablemente signifique que muchos astros simplemente no nacieron con el suficiente material para formar estos discos. La vasta mayoría -alrededor del 100% de estrellas jóvenes- poseen discos circunestelares, pero las partes exteriores de muchas de éstas debieron de haber sido interrumpidos, quizá por el paso de estrellas con su “guardería”estelar, o porque simplemente no contenían suficiente material para crear discos de escombros”, concluye el investigador.

“De hecho, los planetas gigantes pueden servir como barómetro (estrellas con planetas gigantes que se encuentren distantes y con poca excentricidad en sus órbitas) para detectar ambientes que sean propicios para la formación de planetas rocosos como la Tierra. Y para concluir quiero decir que una estrella con un disco de escombros, para mí, tiene una alta probabilidad de albergar planetas terrestres, y si no poseen un excéntrico planeta gigante, la probabilidad es aún mayor”.

Los investigadores publicaron sus resultados en la revista Astronomía y Astrofísica.

TRADUCCIÓN Y EDICIÓN de Julio García.

FUENTE: www.astrobio.net 

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