Todas las estrellas, junto con nuestro solar, nacen de una nube de lodo y gasolina. Esta nube también puede sembrar planetas que pueden orbitar la estrella. Puntuación de crédito: NASA/JPL-Caltech

Seth Jacobson, de la Universidad Estatal de Michigan, y sus colegas en China y Francia han presentado un nuevo concepto que ayudaría a aclarar un misterio galáctico sobre cómo se desarrolló nuestro sistema fotovoltaico. Específicamente, ¿cómo los gigantes de gasolina (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) te encontraron donde están, orbitando el sol como lo hacen?

El análisis también tiene implicaciones para la forma en que planetas terrestres Se ha formado algo similar a la Tierra y existe la posibilidad de que un quinto gigante de gasolina aceche 50 mil millones de millas en la brecha.

“Nuestro sistema fotovoltaico No siempre ha aparecido de la mejor manera que lo hace en este momento. A lo largo de su historia, las órbitas de los planetas han cambiado radicalmente”, dijo Jacobson, profesor asistente en la División de Ciencias Ambientales y de la Tierra de la Escuela de Ciencias Naturales. “Sin embargo, determinaremos qué sucedió”.

El análisis, impreso en la revista. Naturaleza el 27 de abril, presenta prueba de lo ocurrido a gigantes de gasolina en diferentes técnicas fotovoltaicas y la nuestra.

es un buen maniqui

Las estrellas nacen de grandes nubes arremolinadas de gasolina y lodo cósmico. Una vez que se encendió nuestro sol, el sistema fotovoltaico primitivo todavía estaba lleno de un disco primordial de gasolina que desempeñó un papel integral en la formación y evolución de los planetas, incluidos los gigantes de gasolina.

A fines del siglo XX, los científicos comenzaron a pensar que los gigantes de gasolina inicialmente giraban alrededor del sol en órbitas ordenadas, compactas y espaciadas uniformemente. Júpiter, Saturno y los demás, sin embargo, se han asentado hace mucho tiempo en órbitas que pueden ser relativamente rectangulares, torcidas y extendidas.

Entonces, la consulta para los investigadores ahora es “¿Por qué?”

En 2005, un grupo mundial de científicos propuso una solución a esa pregunta en un trío de hitos Naturaleza documentos. La respuesta se desarrolló inicialmente en Good, Francia, y se llama Good mannequin. Postula que hubo una inestabilidad entre estos planetas, un conjunto caótico de interacciones gravitacionales que finalmente los colocó en sus caminos actuales.

“Este fue un cambio tectónico en la forma en que la gente pensaba sobre el sistema fotovoltaico primitivo”, dijo Jacobson.

El modelo bueno sigue siendo la teoría número uno, pero en los últimos 17 años, los científicos han descubierto nuevas investigaciones para preguntar qué desencadena la inestabilidad del modelo bueno.

Por ejemplo, inicialmente se pensó que la gran inestabilidad de la gasolina ocurrió muchos cientos de miles de años después de la dispersión de ese disco de gasolina primordial que dio origen al sistema fotovoltaico. Pero la evidencia más reciente, incluida algo presente en las rocas lunares recuperadas por las misiones Apolo, sugiere que ocurrió más rápido. Eso también plantea nuevas preguntas sobre cómo se desarrolló el sistema fotovoltaico interno que reside en la Tierra.

Trabajando con Beibei Liu del Zhejiang College en China y Sean Raymond del College of Bordeaux en Francia, Jacobson ayudó a descubrir una reparación que tiene que ver con cómo comenzó la inestabilidad. El grupo ha propuesto una nueva puesta en marcha.

“Creo que nuestro nuevo concepto realmente puede aflojar muchas tensiones en el área porque lo que hemos propuesto es una respuesta muy clara a cuándo ocurrió la gran inestabilidad del planeta”, dijo Jacobson.

La inestabilidad al comienzo del sistema solar.

La representación de un artista revela un hipotético sistema fotovoltaico temprano con una estrella más joven que se abre camino dentro de la gasolina y el lodo que quedaron de su formación. Este movimiento de limpieza tendría un efecto en las órbitas de los gigantes de gasolina que orbitan alrededor de la estrella. Puntuación de crédito: NASA/JPL-Caltech/T. Pylé (SSC)

La nueva puesta en marcha

La idea comenzó con una conversación que Raymond y Jacobsen tuvieron nuevamente en 2019. Ellos teorizaron que los gigantes del gas podrían haberse puesto en sus caminos actuales debido a cómo se evaporó el disco de gas primordial. Eso podría explicar cómo los planetas se desarrollaron mucho antes en la evolución del sistema fotovoltaico de lo que originalmente postuló el modelo Good y tal vez incluso sin la inestabilidad para empujarlos allí.

“Nos preguntábamos si el modelo Good era realmente necesario para explicar el sistema fotovoltaico”, dijo Raymond. “Se nos ocurrió el concepto de que grandes planetas probablemente se desarrolle por un efecto de ‘rebote’ porque el disco se disipó, tal vez sin volverse inestable”.

Luego, Raymond y Jacobsen se acercaron a Liu, quien fue pionero en este concepto de impacto de rebote a través de simulaciones en profundidad de discos de gasolina y exoplanetas enormes, planetas en diferentes técnicas fotovoltaicas, que orbita cerca de sus estrellas.

“La situación en nuestro sistema fotovoltaico es un poco diferente porque Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno se distribuyen en órbitas más amplias”, dijo Liu. “Después de varias iteraciones de clases de lluvia de ideas, nos dimos cuenta de que el problema podría resolverse si el disco de combustible se disipara de adentro hacia afuera”.

El equipo descubrió que esta disipación de adentro hacia afuera ofrecía un desencadenante natural para la inestabilidad del modelo Good, dijo Raymond.

“Terminamos fortaleciendo el modelo Good en lugar de destruirlo”, dijo. “Esta fue una ilustración agradable de probar nuestros conceptos preconcebidos y seguir los resultados donde sea que conduzcan”.

Con la nueva puesta en marcha, la imagen al principio de la inestabilidad parece ser la misma. Todavía hay un sol naciente rodeado por una nube de gasolina y lodo. Un puñado de gigantes de gasolina más jóvenes giran alrededor de la estrella en órbitas ordenadas y compactas a través de esa nube.

“Todas las técnicas fotovoltaicas se plasman en un disco de gasolina y barro. Es un subproducto puro de cómo se forman las estrellas”, dijo Jacobson. “Sin embargo, debido a que el sol se activa y comienza a quemar su combustible nuclear, genera luz del día, calienta el disco y finalmente lo expulsa de adentro hacia afuera”.

Esto creó una brecha creciente dentro de la nube de gasolina, centrada en el sol. A medida que la salida crecía, su borde barría todas las órbitas de los gigantes de gasolina. Esta transición resulta en la inestabilidad necesaria del gran planeta con una probabilidad muy alta, según las simulaciones de computadora portátil del grupo. El proceso de mover estos planetas masivos a sus órbitas actuales también llama la atención en comparación con la línea de tiempo original de Good model de cientos de miles de años.

“La inestabilidad ocurre temprano porque el disco gaseoso del sol se disipó, obligado a estar dentro de varios millones de años a 10 millones de años después del comienzo del sistema fotovoltaico”, dijo Liu.

El nuevo conjunto también resulta en la combinación de tejido del sistema fotovoltaico externo y el sistema fotovoltaico interno. La geoquímica de la Tierra significa que tal mezcla quería ocurrir mientras nuestro planeta continúa en medio de la formación.

“Este proceso definitivamente encenderá el sistema solar interno y la Tierra se desarrollará a partir de eso”, dijo Jacobson. “Eso es bastante por observaciones”. Explorar la conexión entre la inestabilidad y la formación de la Tierra es un tema de trabajo futuro para el grupo.

Esta animación revela los resultados de una simulación que muestra cómo el sistema fotovoltaico puede haber sido reorganizado por una nube de lodo y gasolina que se evapora. La franja interna de esa nube, representada como una línea gris vertical, comienza cerca del sol (extremo izquierdo) y recorre las órbitas de Júpiter, Saturno, un hipotético quinto gigante petrolero, Urano y Neptuno. Puntuación de crédito: Cortesía de Liu et al.

Por último, la nueva racionalización del equipo también se aplica a otros sistemas fotovoltaicos en nuestra galaxia, donde los científicos han visto gigantes gaseosos que orbitan alrededor de sus estrellas en configuraciones como las que vemos en la nuestra.

“Somos sólo un ejemplo de un sistema fotovoltaico en nuestra galaxia”, afirmó Jacobson. “Lo que estamos mostrando es que la inestabilidad ocurrió de otra manera, una que es más común y más constante”.

Planeta 9 de la casa exterior

Aunque el artículo del grupo no enfatizaría esto, Jacobson dijo que el trabajo tiene implicaciones para los debates más comunes y, a veces, acalorados sobre nuestra tecnología fotovoltaica. sistema: ¿Qué número de planetas tiene?

Actualmente, la respuesta es ocho, pero parece que el buen modelo funcionó un poco mejor cuando el primer sistema fotovoltaico tenía cinco gigantes de gasolina en lugar de 4. Lamentablemente, según el modelo, ese otro planeta fue expulsado de nuestro sistema solar por la inestabilidad, lo que ayuda a los gigantes de gasolina restantes a encontrar sus órbitas.

Sin embargo, en 2015, los investigadores de Caltech encontraron pruebas de que podría haber un planeta no descubierto que se encuentra en las afueras del sistema solar a unas 50 mil millones de millas del sol, a unas 47 mil millones de millas más allá de Neptuno.

Todavía no hay pruebas concretas de que este hipotético planeta, apodado Planeta X o Planeta 9, o el planeta “más lejano” del modelo bueno, realmente exista. Sin embargo, en el caso de que lo hagan, ¿pueden ser uno y el mismo?

Jacobson y sus colegas no pudieron responder esa pregunta inmediatamente con sus simulaciones, pero podrían hacer lo siguiente más inteligente. Averiguar su inestabilidad partió reproduce correctamente la imagen actual de nuestro sistema fotovoltaico, podrían comprobar si su modelo funciona mejor a partir de 4 o 5 gigantes de gasolina.

“Para nosotros, el resultado estuvo muy relacionado cuando comienzas con 4 o 5”, afirmó Jacobson. “Si comienzas con 5, es más probable que te encuentres con 4. Pero cuando comienzas con 4, las órbitas coinciden más alto”.

De cualquier manera, la humanidad debería tener una solución rápidamente. El Observatorio Vera Rubin, programado para estar operativo a fines de 2023, debería poder detectar el Planeta 9 si está disponible.

“El Planeta 9 es muy controvertido, por lo que no lo enfatizamos en el periódico”, dijo Jacobson, “pero nos gusta hablar de eso con el público en general”.

Es un recordatorio de que nuestro sistema fotovoltaico es un lugar dinámico, pero lleno de misterios y descubrimientos listos para realizarse.


Las simulaciones sugieren que un planeta de la dimensión de la Tierra o Marte también podría estar al acecho más allá de Neptuno.


Información extra:

Beibei Liu et al, inestabilidad del sistema fotovoltaico temprano desencadenada por la dispersión del disco gaseoso, Naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04535-1

Cotización:
La inestabilidad en el inicio del sistema fotovoltaico: ¿Augura un planeta por descubrir? (2022, 27 de abril)
consultado el 28 de abril de 2022
de https://phys.org/information/2022-04-instability-solar-portend-undiscovered-planet.html

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Por Lucia

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