ASTRONOMÍA. Nuevos detalles sobre la formación de Júpiter, el gigante gaseoso del sistema solar

Júpiter, planetas, sistema solar

 

Impresión artística basada en una imagen de Júpiter con JunoCam adquirida el 21 de julio de 2021. Mejorada para resaltar las características, las nubes, los colores y la belleza de Júpiter. Fuente: NASA/SwRI/MSSS/TanyaOleksuik © CC NC SA

Investigadores de la Universidad de Zurich (UZH) y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS han investigado la historia de la formación de Júpiter en gran detalle. Sus resultados sugieren que el planeta gigante migró lejos de su origen y recolectó grandes cantidades de material en su viaje.

Una de las preguntas abiertas más importantes en la teoría de la formación planetaria es la historia del origen de Júpiter. Mediante el uso de modelos informáticos sofisticados, los investigadores de la Universidad de Zúrich (UZH) y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS ahora arrojan nueva luz sobre la historia de la formación de Júpiter. Sus resultados fueron publicados en la revista The Astrophysical Journal Letters .

Un curioso enriquecimiento de elementos pesados

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

Dado que ahora sabemos que el interior de Júpiter no está completamente mezclado, esperaríamos que haya elementos pesados ​​en el interior profundo de un planeta gaseoso gigante, ya que los elementos pesados ​​se acumulan principalmente durante las primeras etapas de la formación planetaria. Solo en etapas posteriores, cuando el planeta en crecimiento es lo suficientemente masivo, puede atraer efectivamente grandes cantidades de gases de elementos ligeros como el hidrógeno y el helio. 

Encontrar un escenario de formación de Júpiter que sea consistente con la estructura interior predicha, así como con el enriquecimiento atmosférico medido, es un desafío pero crítico para nuestra comprensión de los planetas gigantes. De las muchas teorías que se han propuesto hasta ahora, ninguna pudo proporcionar una respuesta satisfactoria.

Una larga migración

Hasta ahora se había postulado que Júpiter había recolectado estos elementos pesados ​​en las últimas etapas de su formación al migrar. Al hacerlo, se habría movido a través de regiones llenas de los llamados planetesimales, pequeños bloques de construcción planetarios compuestos de materiales de elementos pesados, y los habría acumulado en su atmósfera.

Sin embargo, la migración por sí sola no es garantía de acumular el material necesario. Debido a las interacciones dinámicas complejas, el planeta migratorio no necesariamente acrecienta los planetesimales en su camino. En muchos casos, el planeta en realidad los dispersa, como un perro pastor que dispersa a las ovejas. 

Por ello, los astrofísicos tuvieron que ejecutar innumerables simulaciones para determinar si alguna ruta de migración resultó en una acumulación de material suficiente.

Lo que descubrieron fue que se podría capturar una cantidad suficiente de planetesimales si Júpiter se formara en las regiones exteriores del sistema solar, unas cuatro veces más lejos del Sol que donde se encuentra ahora, y luego emigró a su posición actual. En ese escenario, se desplazó a través de una región donde las condiciones favorecían la acumulación de material, un punto óptimo de acumulación.

Combinando las restricciones introducidas por la sonda Galileo y los datos de Juno, los investigadores finalmente han llegado a una explicación satisfactoria. A los científicos les ha llevado mucho tiempo en ciencia planetaria llegar a una etapa en la que finalmente puedan explorar estos detalles con modelos teóricos actualizados y simulaciones numéricas. Esto ayuda a cerrar las brechas en nuestra comprensión no solo de Júpiter y nuestro sistema solar, sino también de los muchos planetas gigantes observados que orbitan estrellas lejanas.

Fuente: “Enrichment of Jupiter’s Atmosphere by Late Planetesimal Bombardment” by Sho Shibata and Ravit Helled, 24 February 2022, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac54b1

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La Crónica del Henares: ASTRONOMÍA. Nuevos detalles sobre la formación de Júpiter, el gigante gaseoso del sistema solar
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