Aunque los planetas rodean a las estrellas en la galaxia, su forma sigue siendo un tema de debate. A pesar de la riqueza de mundos en nuestro propio Sistema Solar, los científicos aún no están seguros de cómo se construyen los planetas. Actualmente, dos teorías están en discusión.
Venus, NASA.
La primera y más ampliamente aceptada teoría; la acumulación de núcleos, funciona bien con la formación de los planetas terrestres como Venus, pero tiene problemas con los planetas gigantes. El segundo; el método de inestabilidad del disco, puede explicar la creación de estos planetas gigantes.
Los científicos continúan estudiando planetas dentro y fuera del Sistema Solar en un esfuerzo por comprender mejor cuál de estos métodos es el más preciso.
El modelo de acreción central:
Hace aproximadamente 4600 millones de años, el Sistema Solar era una nube de polvo y gas conocida como nebulosa solar. La gravedad colapsó el material sobre sí mismo cuando comenzó a girar, formando el Sol en el centro de la nebulosa.
Con la salida del Sol, el material restante comenzó a acumularse. Pequeñas partículas se unieron, unidas por la fuerza de la gravedad, en partículas más grandes. El viento solar barrió elementos más ligeros, como hidrógeno y helio, de las regiones más cercanas, dejando solo materiales pesados y rocosos para crear mundos terrestres más pequeños como Venus. Pero más lejos, los vientos solares tuvieron menos impacto en elementos más ligeros, lo que les permitió unirse en gigantes gaseosos. De esta manera, se crearon asteroides, cometas , planetas y lunas.
Al igual que la Tierra, el núcleo rocoso de Venus se formó primero, y luego reunió elementos más ligeros a su alrededor para formar su corteza y manto. Venus, como otros planetas, probablemente recolectó las piezas más nebulosas que formarían su atmósfera. Temprano en su vida, Venus pudo haber tenido una atmósfera muy parecida a la de la Tierra hoy en día. Los estudios han demostrado que si el agua en un Venus joven se evaporara hace miles de millones de años, los niveles de efecto invernadero en la atmósfera habrían aumentado, dando lugar a un efecto invernadero desbocado que aumentaría significativamente la temperatura del planeta. Hoy, gracias al exceso de dióxido de carbono y trazas de nitrógeno, la superficie de Venus está lo suficientemente caliente como para derretir el plomo.
Las observaciones de exoplanetas parecen confirmar la acumulación del núcleo como el proceso de formación dominante. Las estrellas con más "metales", un término que los astrónomos usan para elementos distintos del hidrógeno y el helio, en sus núcleos tienen más planetas gigantes que sus primos pobres en metales. Según la NASA, la acumulación de núcleos sugiere que los mundos pequeños y rocosos deberían ser más comunes que los gigantes gaseosos más masivos.
El descubrimiento en 2005 de un planeta gigante con un núcleo masivo en órbita alrededor de la estrella HD 149026 es un ejemplo de un exoplaneta que ayudó a fortalecer el caso de la acumulación de núcleos.
En 2017, la Agencia Espacial Europea planea lanzar el característico Satélite ExOPlanet (CHEOPS), que estudiará exoplanetas que varían en tamaños desde super-Tierras hasta Neptuno. Estudiar estos mundos distantes puede ayudar a determinar cómo se formaron los planetas en el Sistema Solar.
El modelo de inestabilidad del disco:
Aunque el modelo de acreción central funciona bien para los planetas terrestres, los gigantes gaseosos habrían tenido que evolucionar rápidamente para agarrar la importante masa de gases más ligeros que contienen. Pero las simulaciones no han podido explicar esta rápida formación. Según los modelos, el proceso lleva varios millones de años, más tiempo que los gases ligeros disponibles en el Sistema Solar temprano. Al mismo tiempo, el modelo de acreción central enfrenta un problema de migración, ya que es probable que los planetas bebés se disparen en espiral hacia el Sol en un corto período de tiempo.
Según una teoría relativamente nueva, la inestabilidad del disco, los grupos de polvo y gas se unen temprano en la vida del Sistema Solar. Con el tiempo, estos grupos se compactan lentamente en un planeta gigante. Estos planetas pueden formarse más rápido que sus rivales de acreción central, a veces en tan solo mil años, lo que les permite atrapar los gases más ligeros que se desvanecen rápidamente. También alcanzan rápidamente una masa estabilizadora de la órbita que les impide marchar hacia el Sol.
Según el astrónomo exoplanetario Paul Wilson, si la inestabilidad del disco domina la formación de planetas, debería producir una gran cantidad de mundos a grandes órdenes. Los cuatro planetas gigantes que orbitan a distancias significativas alrededor de la estrella HD 9799 proporcionan evidencia observacional de la inestabilidad del disco. Fomalhaut b , un exoplaneta con una órbita de 2000 años alrededor de su estrella, también podría ser un ejemplo de un mundo formado a través de la inestabilidad del disco, aunque el planeta también podría haber sido expulsado debido a las interacciones con sus vecinos.
Acreción de guijarros:
El mayor desafío para la acumulación de núcleos es el tiempo, construir gigantes de gas masivos lo suficientemente rápido como para agarrar los componentes más ligeros de su atmósfera. Investigaciones recientes sobre cómo los objetos más pequeños, del tamaño de un guijarro, se fusionaron para construir planetas gigantes hasta 1000 veces más rápido que estudios anteriores.
En 2012, los investigadores Michiel Lambrechts y Anders Johansen de la Universidad de Lund en Suecia propusieron que los guijarros pequeños, una vez descartados, eran la clave para construir rápidamente planetas gigantes.
Levison y su equipo se basaron en esa investigación para modelar con mayor precisión cómo las pequeñas piedras podrían formar planetas vistos hoy en la galaxia. Mientras que las simulaciones previas, tanto los objetos grandes como los medianos consumieron a sus primos del tamaño de un guijarro a un ritmo relativamente constante, las simulaciones de Levison sugieren que los objetos más grandes actuaron más como matones, arrebatando guijarros de las masas medianas para crecer a un ritmo mucho más rápido.
A medida que los científicos continúen estudiando planetas dentro del Sistema Solar, así como alrededor de otras estrellas, comprenderán mejor cómo se formaron Venus y sus hermanos.
