Un equipo de investigación estudia binarios para hacer un cara o cruz de formación planetaria

Simulaciones en 3D del modelo de inestabilidad de transmisión de la formación de planetas. Credit: HST/StSci/SwRI/Simon Porter.

Un equipo dirigido por el Southwest Research Institute estudió la orientación de cuerpos distantes del sistema solar para reforzar la teoría de la "inestabilidad de transmisión" de la formación de planetas.

"Uno de los pasos menos comprendidos en el crecimiento del planeta es la formación de planetesimales, cuerpos de más de un kilómetro de ancho, que son lo suficientemente grandes como para mantenerse unidos por la gravedad", dijo el Dr. David Nesvorny, científico del SwRI, el autor principal del artículo. "Binarios Trans-Neptunianos como Evidencia para la Formación Planetesimal por la Inestabilidad de Transmisión" publicada en Nature Astronomy .

Durante las etapas iniciales del crecimiento planetario, los granos de polvo chocan suavemente y se adhieren químicamente para producir partículas más grandes. Sin embargo, a medida que los granos crecen, es probable que las colisiones se vuelvan más violentas y destructivas. Los científicos han luchado para comprender cómo el crecimiento planetario pasa la "barrera del tamaño del metro".

La teoría de la inestabilidad de la transmisión indica que a medida que los granos de polvo grandes interactúan con el gas que orbita las estrellas jóvenes, los mecanismos de transmisión hacen que los granos se agrupen en regiones densas y se colapsen bajo su propia gravedad para formar planetesimales.

El equipo estudió objetos más allá de Neptuno que se orbitan entre sí como parejas binarias en el Cinturón de Kuiper. A diferencia de los cometas lanzados por Júpiter o los asteroides bombardeados por colisiones y radiación, el distante Cinturón de Kuiper no ha sido perturbado mucho desde que se formó, por lo que estos objetos primordiales brindan pistas sobre el sistema solar primitivo. Si una pareja orbita en la misma dirección que la órbita de los planetas, se considera cara a cara. Es una cola si orbita en la dirección opuesta.

Un equipo liderado por SwRI realizó simulaciones en 3D del modelo de inestabilidad de transmisión de la formación de planetas, donde el agrupamiento de partículas desencadena el colapso gravitacional en planetesimales. Esta instantánea de la simulación muestra la densidad de sólidos verticalmente integrada, proyectada en el plano del disco protoplanetario. Crédito: HST / StSci / SwRI / Simon Porter.

Usando el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio Keck en Hawai, el equipo descubrió que la mayoría de las binarias, aproximadamente el 80%, orbitan cara a cara, lo que los astrónomos llaman "prograde". Este hallazgo contradice la teoría de que los binarios se forman cuando dos planetesimales que pasan se capturan en un binario. Esa teoría predice sobre todo órbitas de cola o "retrógradas".

Para probar si la inestabilidad de la transmisión podría explicar estos binarios del Cinturón de Kuiper, el equipo analizó las simulaciones en grandes supercomputadoras. Descubrieron que los grupos densos formados por la inestabilidad de la transmisión giraban mano a mano el 80% de las veces, de acuerdo con los objetos del cinturón de Kuiper.

"Si bien nuestras simulaciones aún no pueden seguir el colapso hasta la formación de binarios, parece que estamos en el camino correcto", dijo el Dr. Jacob B. Simon, de SwRI, quien fue el coautor del artículo.

Los científicos de SwRI utilizaron imágenes del Telescopio Espacial Hubble de los binarios del cinturón de Kuiper para determinar que el 80% orbita en la misma dirección que los planetas. Esta investigación ayuda a los científicos a mejorar los modelos de formación de planetas. Aquí se muestra el objeto del cinturón de Kuiper 2006 CH69 fotografiado el 26 de enero de 2017. Crédito: HST / StSci / SwRI / Simon Porter.

"El sistema solar ofrece muchas pistas sobre cómo se formaron los planetas, tanto alrededor de nuestro Sol como de estrellas distantes", dijo Nesvorny. "Aunque, estas pistas pueden ser difíciles de interpretar, los observadores y los teóricos que trabajan juntos están empezando a hacer cara o cruz de estas pistas, y la evidencia es en su mayoría es cara".

Un equipo liderado por SwRI realizó simulaciones en 3D del modelo de inestabilidad de transmisión de la formación de planetas, donde la acumulación de partículas desencadena el colapso gravitacional en planetesimales. Esta instantánea de la simulación muestra la densidad de sólidos verticalmente integrada, proyectada en el plano del disco protoplanetario. Crédito: HST / StSci / SwRI / Simon Porter.

Fuente: Southwest Research Institute