La impresión artística de una colisión entre un joven Júpiter y un protoplaneta masivo aún en formación en el Sistema Solar temprano.
Ilustración de K. Suda e Y. Akimoto / Mabuchi Design Office, cortesía del Centro de Astrobiología, Japón
El núcleo de Júpiter todavía puede estar tambaleándose por una colisión hace 4.500 millones de años.
Una colisión colosal y frontal entre Júpiter y un planeta aún en formación en el sistema solar temprano, hace unos 4.500 millones de años, podría explicar lecturas sorprendentes de la nave espacial Juno de la NASA, según un estudio publicado esta semana en la revista Nature .
Los astrónomos de la Universidad Rice y la Universidad Sun Yat-sen de China dicen que su escenario de impacto frontal puede explicar las lecturas gravitacionales previamente desconcertantes de Juno, lo que sugiere que el núcleo de Júpiter es menos denso y más extenso de lo esperado.
“Esto es desconcertante”, dijo el Astrónomo de Rice y coautor del estudio Andrea Isella . “Sugiere que sucedió algo que agitó el núcleo, y ahí es donde entra en juego el impacto gigante”.
Isella dijo que las principales teorías sobre la formación de planetas sugieren que Júpiter comenzó como un planeta denso, rocoso o helado que luego reunió su espesa atmósfera del disco primordial de gas y polvo que dio origen a nuestro Sol.
Isella manifestó que era escéptico cuando el autor principal del estudio, Shang-Fei Liu, sugirió por primera vez la idea de que los datos podrían explicarse por un impacto gigante que agitó el núcleo de Júpiter, mezclando el contenido denso de su núcleo con capas menos densas arriba. Liu, un ex investigador postdoctoral en el grupo de Isella, ahora es miembro de la Facultad de Sun Yat-sen en Zhuhai, China.
“Me pareció muy poco probable”, recordó Isella, “como una probabilidad de uno en un trillón. Pero Shang-Fei me convenció, por cálculo, de que esto no era tan improbable “.
Los datos de la nave espacial Juno de la NASA sugieren que Júpiter fue sacudido en su núcleo por una colisión frontal colosal hace 4.500 millones de años con un planeta aproximadamente 10 veces más masivo que la Tierra. Según un nuevo estudio esta semana en la revista Nature, el escenario de impacto planetario puede explicar lecturas sorprendentes sobre el campo gravitacional de Júpiter tomadas por Juno.
Crédito: Rice University.
El equipo de investigación realizó miles de simulaciones por computadora y descubrió que un Júpiter en rápido crecimiento puede haber perturbado las órbitas de los “embriones planetarios” cercanos, protoplanetas que se encontraban en las primeras etapas de formación.
Liu dijo que los cálculos incluían estimaciones de la probabilidad de colisiones en diferentes escenarios y distribución de ángulos de impacto. En todos los casos, Liu y sus colegas descubrieron que había al menos un 40% de posibilidades de que Júpiter se tragara un embrión planetario en sus primeros millones de años. Además, Júpiter produjo “un fuerte enfoque gravitacional” en masa que hizo que las colisiones frontales fueran más comunes que las no frontales.
Isella dijo que el escenario de colisión se volvió aún más convincente después de que Liu ejecutó modelos de computadora en 3D que mostraban cómo una colisión afectaría el núcleo de Júpiter.
“Debido a que es denso y entra con mucha energía, el impactador sería como una bala que atraviesa la atmósfera y golpea el núcleo de frente”, dijo Isella. “Antes del impacto, tienes un núcleo muy denso, rodeado de atmósfera. El impacto frontal extiende las cosas, diluyendo el núcleo “.
Esta representación muestra el efecto de un gran impacto en el núcleo de un joven Júpiter, como lo sugieren los científicos de las universidades Rice y Sun Yat-sen. Dicen que la colisión hace unos 4.500 millones de años podría explicar lecturas sorprendentes de la nave espacial Juno de la NASA.
Crédito: Ilustración de Shang-Fei Liu / Universidad Sun Yat-sen.
Los impactos en un ángulo de pastoreo podrían provocar que el planeta impactante quede atrapado gravitacionalmente y se hunda gradualmente en el núcleo de Júpiter, y Liu dijo que los embriones planetarios más pequeños, casi tan grandes como la Tierra, se desintegrarían en la espesa atmósfera de Júpiter.
“El único escenario que resultó en un perfil de densidad del núcleo similar a lo que Juno mide hoy es un impacto frontal con un embrión planetario aproximadamente 10 veces más masivo que la Tierra”, dijo Liu.
Andrea Isella.
Shang-Fei Liu.
Isella dijo que los cálculos sugieren que incluso si este impacto sucedió hace 4.500 millones de años, “aún podría llevar muchos, miles de millones de años para que el material pesado se vuelva a asentar en un núcleo denso en las circunstancias sugeridas por el documento”.
Isella, quien también es co-investigador del proyecto CLEVER Planets , con sede en Rice y financiado por la NASA , dijo que las implicaciones del estudio van más allá de nuestro Sistema Solar.
“Hay observaciones astronómicas de estrellas que podrían explicarse por este tipo de evento”, dijo.
“Este todavía es un campo nuevo, por lo que los resultados están lejos de ser sólidos, pero como algunas personas han estado buscando planetas alrededor de estrellas distantes, a veces ven emisiones infrarrojas que desaparecen después de unos años”, dijo Isella. “Una idea es que si estás mirando una estrella cuando dos planetas rocosos chocan de frente y se rompen, podría crearse una nube de polvo que absorbe la luz estelar y la reemite. Entonces, ves un destello, en el sentido de que ahora tienes esta nube de polvo que emite luz. Y luego, después de un tiempo, el polvo se disipa y esa emisión desaparece ”.
Representación artística de la nave espacial Juno en órbita alrededor de Júpiter.
Crédito: NASA.
La misión Juno fue diseñada para ayudar a los científicos a comprender mejor el origen y la evolución de Júpiter. La nave espacial, que se lanzó en 2011, lleva instrumentos para mapear los campos gravitacionales y magnéticos de Júpiter y explorar la estructura interna profunda del planeta.
Otros coautores del estudio incluyen a Yasunori Hori del Centro de Astrobiología de Japón, Simon Müller y Ravit Helled de la Universidad de Zurich, Xiaochen Zheng de la Universidad de Tsinghua en Beijing y Doug Lin de la Universidad de California, Santa Cruz y . Universidad de Tsinghua en Beijing.
La investigación fue apoyada por la NASA (80NSSC18K0828), la National Science Foundation (AST-1715719) y la Swiss National Science Foundation (200021_169054).
Fuente: Rice University.
Artículo original: “Young Jupiter was smacked head-on by massive newborn planet“. Jade Boyd. Aug. 14, 2019.
Material relacionado:
Sobre los discos protoplanetarios alrrededor de estrellas y la formación de planetas:
Las observaciónes de un exoplaneta en alta resolución en el rango óptico y en el infrarrojo por el Very Large Telescope (VLT), junto a la imagen en el rango submilimétrico obtenida por ALMA proporcionan una evidencia convincente de que un disco de polvo capaz de formar múltiples lunas rodea al planeta más externo conocido en el jóven sistema estelar PDS 70, que se encuentra a unos 370 años luz de la Tierra,
El siguiente artículo lo describe y además contiene en el apartado “Material relacionado” una selección de recursos sobre discos protoplanetarios:
Descubren disco circumplanetario con lunas en proceso de formación alrededor de joven planeta en distante sistema estelar. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Julio 20, 2019.
Una selección de recursos sobre el tema, se muestra en el apartado “Material relacionado” del artículo:
Aficionados colaborando en un proyecto de la NASA, encontraron un disco protoplanetario de mucho más edad de lo habitual. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Nov. 7, 2016.
Con el fin de responder preguntas intrigantes sobre el nacimiento de los planetas, el programa extendido de ALMA, conocido como Disk Substructures at High Angular Resolution Project(DSHARP), ha arrojado impresionantes imágenes en alta resolución de 20 discos protoplanetarios cercanos y ha proporcionado información nueva a los astrónomos sobre sus distintas características y sobre la velocidad a la que pueden surgir los planetas:
Campaña de ALMA ofrece vista sin precedentes a nacimiento de planetas. ALMA Observatory. Dic. 12, 2018.
La misma noticia anterior del proyecto DSHARP presentada por NSF / NRAO:
The Epoch of Planet Formation, Times Twenty. NSF / NRAO. Dec. 12, 2018.
El “abstract” de la siguiente Tesis Doctoral, hace una descripción, perfectamente leíble para el lector con conocimientos básicos, de los discos protoplanetarios y de los procesos de formación de planetas gigantes
que tienen lugar en ellos, mostrando los distintos factores que los afectan, considerados en la formulación de un modelo de formación de los planetas giganntes del Sistema Solar:
Formación de los planetas gigantes del Sistema Solar. Guilera, Octavio Miguel. SEDICI, Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la Universidad de La Plata. 2014.
Sobre la Evolución del Sistema Solar y los modelos de Migración Planetaria, recomendamos al lector visitar el apartado «Material relacionado» del artículo:
Marte no puede haber nacido junto a los otros planetas rocosos. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Mayo17, 2017.
Sobre la Formación de Júpiter:
Crédito: Yann Alibert, Julia Venturini et al.
Un interesantísimo artículo sobre una investigación cuyo puntapié inicial fue el conocimiento de las mediciones de la composición de los meteoritos, que mostraron que en los tiempos primordiales del Sistema Solar, la nebulosa solar se dividió en dos regiones durante dos millones de años, condujo a los investigadores a formular la hipótesis de la formación de Júpiter en tres etapas de crecimiento:
Júpiter tuvo trastornos de crecimiento. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Septiembre 8, 2018.
El artículo anterior también contiene un selección de recursos sobre discos protoplanetarios y formación de planetas.
Esta imagen fue adquirida por el aficionado Damian Peach el 12 de Septiembre de 2010, cuando Júpiter estaba cerca de la oposición. El Sur está arriba y la «Gran Mancha Roja» es visible. Dos de las lunas de Júpiter, Io y Ganímedes, también se pueden ver en esta imagen. Crédito: NASA/JPL/JUNO/Damian Peach.
Júpiter no sólo es el planeta más grande del Sistema Solar, sino también es el más antiguo, según los investigadores de la Universidad de Münster. Ellos, por primera vez, determinaron una edad precisa de Júpiter, que fue previamente conocida sólo aproximadamente. Un problema siempre ha sido que no hay muestras de Júpiter y, por tanto, las medidas directas no son posibles. Ahora, los investigadores han determinado la edad de Júpiter usando meteoritos:
Júpiter es el planeta más antiguo del Sistema Solar. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Julio 4, 2017.
Sobre los hallazgos de la Misión Juno:
Durante unas pocas horas cada 53 días, Juno pasa a unos pocos miles de kilómetros del planeta gigante y recoge una gran cantidad de información nueva sobre él. El Dr. Steve Levin – Científico del proyecto Juno y Co-Investigador Principal del instrumento del radiómetro de Micro Ondas de Juno nos presenta en el siguiente video, algunos de los resultados científicos actuales de Juno sobre los orígenes, la estructura interior, la atmósfera profunda y la magnetosfera del planeta, y analiza la ciencia que se espera de Juno en los próximos años:
Juno and The New Jupiter: What Have We Learned So Far?
Dr. Steve Levin. NASA / JPL – Calthec. May 17, 2018.
La Científica Planetaria, Dra. Fran Bagenal de la Universidad de Colorado – Boulder analiza cómo la misión Juno ha cambiado nuestra visión sobre Júpiter. Esta fue la segunda presentación en la Serie de Disertantes de Exploración Cósmica de 2018-2019 del Instituto Lunar y Planetario, “El LPI a los 50: Medio Siglo de Exploración del Sistema Solar”:
NASA’s Juno Mission: What’s New at Jupiter? Dr. Fran Bagenal. Lunar and Planetary Institute.Nov. 26, 2018.
Curiosidades:
Efectos de un planeta gigante en la formación de planetas terrestres y en la arquitectura del sistema.
Sin Júpiter, el Sistema Solar podría ser un lugar muy diferente. Se cree que nuestro compañero planetario más grande es responsable de todo, desde limpiar el material de construcción de los planetas cerca del Sol hasta arrojar a Neptuno y Urano al Sistema Solar Exterior para entregar agua a la Tierra . Dado el papel crucial que jugó este gigante en la configuración de nuestro Sistema Solar, una pregunta natural es qué tan importantes son los gigantes gaseosos para construir planetas alrededor de otras estrellas. El siguiente artículo lo anliza:
The Imprint of an Invisible Giant. Spencer Wallace. Astrobites. Aug 14, 2019.
