Una mirada más cercana a la historia de la formación de Júpiter

Una mirada más cercana a la historia de la formación de Júpiter


04/04/2022

(Noticias de Nanowerk) Una de las preguntas abiertas más importantes en la teoría de la formación de planetas es la historia de la formación de Júpiter. Investigadores de la Universidad de Zurich (UZH) y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS ahora están utilizando modelos informáticos sofisticados para arrojar nueva luz sobre la historia de la formación de Júpiter.

Sus resultados han sido publicados en revistas Las letras de la revista astrofísica («Enriquecimiento de la atmósfera de Júpiter por bombardeo planetesimal tardío»).

Un curioso enriquecimiento de elementos pesados

Cuando la nave espacial Galileo lanzó una sonda que se lanzó en paracaídas en la atmósfera de Júpiter en 1995, mostró, entre otras cosas, que los elementos pesados ​​(elementos más pesados ​​que el helio) estaban enriquecidos allí. Al mismo tiempo, los modelos estructurales recientes de Júpiter, basados ​​en las mediciones del campo de gravedad de la nave espacial Juno, sugieren que el interior de Júpiter no es uniforme sino que tiene una estructura compleja.

«Ahora que sabemos que el interior de Júpiter no está completamente mezclado, esperaríamos que los elementos pesados ​​residieran en el interior profundo de un planeta gaseoso gigante, ya que los elementos pesados ​​se acumulan principalmente durante las primeras etapas de la formación de planetas», coautor del estudio. Estudio, comienza a explicar Ravit Helled, profesor de la Universidad de Zúrich y miembro del NCCR PlanetS. «Solo en etapas posteriores, cuando el planeta en crecimiento es lo suficientemente masivo, puede atraer efectivamente grandes cantidades de gases de elementos más ligeros como el hidrógeno y el helio. Encontrar un escenario de formación de Júpiter que sea consistente tanto con la estructura interna predicha como con el enriquecimiento atmosférico medido es, por lo tanto, un desafío pero fundamental para nuestra comprensión de los planetas gigantes”, dice Helled. De las muchas teorías que se han propuesto hasta ahora, ninguna ha sido capaz de dar una respuesta satisfactoria.

una larga caminata

«Nuestra idea era que Júpiter había recolectado estos elementos pesados ​​a través de migraciones en las últimas etapas de su formación. Al hacerlo, habría atravesado regiones llenas de los llamados planetesimales -pequeños bloques de construcción planetarios que consisten en materiales elementales pesados- y los habría enriquecido en su atmósfera», explica el autor principal Sho Shibata, investigador postdoctoral de la Universidad de Zúrich y miembro de NCCR PlanetS.

Sin embargo, la migración por sí sola no garantiza la acumulación del material necesario.

«Debido a interacciones dinámicas complejas, el planeta errante no necesariamente recoge los planetesimales en su camino. En muchos casos, el planeta los dispersa, como un perro pastor que dispersa ovejas”, señala Shibata. Por lo tanto, el equipo tuvo que realizar numerosas simulaciones para determinar si las rutas de migración conducían a una acumulación suficiente de material. “Lo que encontramos fue que se podría capturar una cantidad suficiente de planetesimales si Júpiter se forma en las regiones exteriores del Sistema Solar, unas cuatro veces más lejos del Sol que donde se encuentra, y luego migra a su posición actual. En este escenario, se movía a través de una región donde las condiciones favorecían la acumulación de material, un punto óptimo de acumulación, como lo llamamos”, informa Sho.

Una nueva era en la ciencia planetaria

Combinando las limitaciones introducidas por la sonda Galileo y los datos de Juno, los investigadores finalmente han encontrado una explicación satisfactoria. «Esto muestra cuán complejos son los planetas gaseosos gigantes y cuán difícil es reproducir sus propiedades de manera realista», enfatiza Ravit Helled.

«Nos ha llevado mucho tiempo en la ciencia planetaria llegar a una etapa en la que finalmente podamos estudiar estos detalles con modelos teóricos actualizados y simulaciones numéricas. Esto nos ayuda a llenar los vacíos en nuestra comprensión no solo de Júpiter y nuestro sistema solar, sino también de los muchos planetas gigantes observados que orbitan estrellas distantes”, concluye Helled.



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