El planeta gigante Júpiter se formó cuatro veces más lejos del Sol que su órbita actual, y migró hacia el interior del Sistema Solar durante un período de 700 000 años. Los investigadores encontraron pruebas de este increíble viaje gracias a un grupo de asteroides cercanos a Júpiter.
La animación arriba muestra los movimientos de los planetas internos, Júpiter y ambos enjambres de troyanos (verde) durante el período de tiempo de la misión Lucy. Los troyanos en L4 lideran a Júpiter en su órbita y los troyanos en L5 lo siguen. Por tradición, los troyanos L4 se nombran por caracteres griegos en las episodios de la Guerra de Troya. Los cuerpos L5 tienen nombres de personajes en el lado troyano del conflicto.
Créditos: Instituto Astronómico de CAS / Petr Scheirich
Se sabe que los gigantes gaseosos alrededor de otras estrellas a menudo están ubicados muy cerca de su estrella. Según la teoría aceptada, estos planetas gaseosos se formaron muy lejos y posteriormente migraron a una órbita más cercana a la estrella.
Ahora, investigadores de la Universidad de Lund y otras instituciones han usado simulaciones por computadora avanzadas para aprender más sobre el viaje de Júpiter a través de nuestro propio Sistema Solar hace aproximadamente 4.500 millones de años. En ese momento, Júpiter se había formado recientemente, al igual que los otros planetas del Sistema Solar. Los planetas fueron construidos gradualmente por el polvo cósmico, que rodeaba a nuestro joven Sol en un disco de gas y partículas. Júpiter no era más grande que nuestro propio planeta.
Los resultados muestran que Júpiter se formó cuatro veces más lejos del Sol de lo que indicaría su posición actual.
“Esta es la primera vez que tenemos pruebas de que Júpiter se formó muy lejos del Sol y luego migró a su órbita actual. Encontramos evidencia de la migración en los asteroides troyanos que orbitan cerca de Júpiter “, explica Simona Pirani, estudiante de Doctorado en Astronomía de la Universidad de Lund, y autora principal del estudio.
Estos asteroides troyanos consisten en dos grupos de miles de asteroides que residen a la misma distancia del Sol que Júpiter, pero que orbitan delante y detrás de Júpiter, respectivamente. Hay aproximadamente un 50% más de troyanos frente a Júpiter que detrás de él. Es esta asimetría la que se convirtió en la clave para que los investigadores comprendieran la migración de Júpiter.
Esta animación temporal muestra los movimientos de los dos enjambres de troyanos de Júpiter durante el marco de tiempo de la misión Lucy. En esta animación, el cuadro se gira a la velocidad promedio del movimiento de Júpiter alrededor del Sol. Júpiter permanece casi estacionario, moviéndose solo ligeramente en relación con el promedio debido a la pequeña excentricidad orbital de Júpiter. Los troyanos circulan alrededor de los puntos L4 y L5 respectivamente con los efectos gravitacionales combinados de Júpiter y el Sol empujando a los troyanos para que permanezcan en el enjambre.
Créditos: Instituto Astronómico de CAS / Peter Scheirich.
“La asimetría siempre ha sido un misterio en el Sistema Solar”, dice Anders Johansen, Profesor de Astronomía en la Universidad de Lund.
De hecho, la comunidad de investigación no había podido explicar por qué los dos grupos de asteroides no contienen el mismo número de asteroides. Sin embargo, Simona Pirani y Anders Johansen, junto con otros colegas, ahora han identificado la razón al recrear el curso de los eventos de la formación de Júpiter y cómo el planeta se dibujó gradualmente en sus asteroides troyanos.
Gracias a las extensas simulaciones por computadora, los investigadores han calculado que la asimetría actual solo podría haber ocurrido si Júpiter se formó cuatro veces más lejos en el Sistema Solar y posteriormente migró a su posición actual. Durante su viaje hacia el Sol, la propia gravedad de Júpiter atrajo más troyanos delante que detrás.
Según los cálculos, la migración de Júpiter se prolongó durante unos 700 000 años, en un período de aproximadamente 2 a 3 millones de años después de que el cuerpo celeste comenzara su vida como un asteroide de hielo lejos del Sol. El viaje hacia el interior en el Sistema Solar siguió un curso en espiral en el que Júpiter continuó dando vueltas alrededor del Sol, aunque en un camino cada vez más estrecho. La razón detrás de la migración real se relaciona con las fuerzas gravitacionales de los gases circundantes en el Sistema Solar.
Las simulaciones muestran que los asteroides troyanos existían cuando Júpiter era un planeta joven sin atmósfera de gas, lo que significa que estos asteroides probablemente consisten en bloques de construcción similares a los que formaron el núcleo de Júpiter. En 2021, la sonda espacial Lucy de la NASA, se pondrá en órbita alrededor de seis de los asteroides troyanos de Júpiter para estudiarlos.
“Podemos aprender mucho sobre el núcleo y la formación de Júpiter estudiando a los troyanos”, dice Anders Johansen.
Los autores del estudio también sugieren que el gigante gaseoso Saturno y los gigantes de hielo Urano y Neptuno podrían haber migrado de manera similar.
La investigación está financiada por la Fundación Knut y Alice Wallenberg.
Fuente: University of Lund.. Suecia.
Artículo original: “Jupiter’s unknown journey revealed“. March 22, 2019.
El paper: ” The consequences of planetary migration on the minor bodies of the early Solar System “.
Material relacionado:
El siguiente artículo de nuestro acervo, subraya la importancia de los asteroides troyanos para iluminar la historia de nuestro Sistema Solar y contiene una colección de recursos sobre el tema, incluyedo un link a la misión Lucy, que llegará a la órbita de Júpiter en 2033, culminando una misión de 12 años para recorrer ambos enjambres de troyanos:
Los científicos del SwRI encuentran evidencia de una sacudida temprana. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Septiembre 13, 2018.
NASA’s Lucy & Psyche Asteroid Missions. By: David Dickinson. January 10, 2017.
Videos:
Jupiter Trojan | Wikipedia audio article.
Todas las poblaciones de asteroides estables del Sistema Solar han sido visitadas por naves espaciales, a excepción de los troyanos, que pueblan los puntos de Lagrange de Júpiter. La misión de Lucy llenará ese vacío estudiando exhaustivamente todas las clases taxonómicas reconocidas de troyanos de Júpiter, proporcionando información importante sobre la evolución del sistema planetario en su conjunto, según lo cuenta Hal Levinson:
Levison LucyMission April2018. By Denver Astronomical Society June 4, 2018.
La siguiente conferencia describe las premisas científicas y los desafíos tecnológicos de alcanzar primero y luego intentar una exploración de ida y vuelta a los Troyanos de Júpite. También se discuten áreas potenciales de colaboración internacional a través de una visión personal del presentador.
Scientific Premises and Technological Challenges of Deep Space Round Trip to Jupiter Trojans. Hajime Yano . SETI Institute. Dec. 10, 2013.
