¿Cuántos planetas rebeldes deambulan por la Vía Láctea?
Según las nuevas simulaciones, muchos, incluso la mayoría, los planetas son expulsados de su estrella al principio de su historia.
La impresión de un artista de un planeta deshonesto en las profundidades del espacio interestelar.
Pablo Carlos Budassi/Imágenes de Stocktrek/Alamy Stock Photo
Como Jrr Tolkien escribió en El Comunidad del Ring, “No todos los que deambulan están perdidos”. Pero en el caso de los planetas, es posible que la mayoría de ellos son.
Los planetas deshonestos, planets que están a la deriva en el espacio, sin empleos de ninguna estrella, han sido un tema de ciencia ficción durante mucho tiempo; ambos Trek y Espacio: 1999 Los presentó en episodios. Pero en realidad existen en la vida real. Los astrónomos, a los que a veces les gusta matar a la diversión, llame a estos mundos planetas flotantes, que no es un término tan genial.
Aún así, estos vagabundos interestelares son bastante interesantes. La mayoría se han encontrado a través de la microlente: Su gravedad actúa como una lente que aumenta la luz de una estrella de fondo de una manera medible. Estos mundos tienden a ser tan pequeños, oscuros y lejanos que de otro modo son invisibles para nosotros. Algunos, similares a Júpiter en masa, han sido vislumbrados en las imágenes; Es probable que se formen directamente del gas y el polvo en una nebulosa.como lo hace una estrella y, por lo tanto, siempre ha carecido de una estrella local. Pero se espera que otros, mucho más bajos en masa, se hayan formado alrededor de una estrella solo para ser expulsado posteriormente de su sistema planetario. Ahora estos marginados se ponen en silencio y fríos a través de los espacios sin sol entre las estrellas.
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¿Cómo se expulsan? Si bien hay un puñado de métodos posibles, el más común es probable a través de interacciones con otro planeta alrededor de su estrella anfitriona. Sabemos que los planetas no solo orbitan su estrella en el mismo lugar para siempre. Con el tiempo, las órbitas planetarias pueden cambiar debido a las influencias gravitacionales combinadas de otros planetas en un sistema. Si dos planetas se acercan demasiado entre sí, la interacción puede causar que uno (generalmente el menos masivo de los dos) gane mucha energía orbital, lo que hace que sea arrojada del sistema.
Un equipo de astrónomos en el Instituto de Tecnología Technion -Israel examinó esta pregunta y presentó sus resultados en un nuevo documento de preimpresión esperando la publicación en el Diario astrofísico. Los investigadores dirigieron lo que se llama norte-Simulaciones de cuerpo, modelos de computadora que usan las ecuaciones de gravedad y movimiento para simular las posiciones y órbitas de los planetas con el tiempo. Al ejecutar repetidamente mientras varían los parámetros de entrada, estos modelos pueden dar estimaciones estadísticas de la frecuencia con la que pueden ocurrir ciertos eventos como las eyecciones.
El equipo realizó simulaciones de 100 sistemas planetarios diferentes, cada uno de los cuales compuesta por entre tres y 10 planetas que, al igual que los mundos de nuestro propio sistema solar, estaban en órbitas coplanares casi circulares alrededor de una estrella del sol. Luego dejaron que las ecuaciones funcionen durante mil millones de años simulados.
¡Lo que encontraron fue que los encuentros son bastante comunes! Hay muchas interacciones entre los planetas, ya que algunos son empujados en órbitas alargadas que pueden hacer que un mundo sea esencialmente cruzar el camino de otro. Lo que puede suceder entonces es una colisión directa, es decir, un Impacto colosal real que puede romper los planetas o al menos hacer daño extremo. Ese resultado es más común de lo que podría pensar, que ocurre, en promedio, 0.4 tiempo por sistema planetario (por lo que, en 100 sistemas, esperaría ver alrededor de 40 colisiones). Tienden a suceder desde el principio; La mayoría ocurre dentro de un millón de años de inicio de una simulación.
Pero las ejecciones son aún más comunes: el equipo determinó que, en promedio, hasta 3.5 planetas son expulsados por sistema después de mil millones de años, y la mayoría de las eyecciones ocurren dentro de los primeros 100 millones de años. Ese resultado me sorprendió; Dado que solo había tres a 10 planetas por sistema en las simulaciones, no hubiera pensado que habría tantas eyecciones. Pero esto es exactamente por qué los científicos hacen este tipo de cálculos; Nuestras expectativas pueden ser sesgadas, mientras que las matemáticas y la física no lo son.
Los investigadores también encontraron que un planeta en cualquier lugar dado era tan probable como cualquier otro para ser expulsado en el transcurso de sus simulaciones, por lo que ni los planetas internos ni los planetas externos podrían considerarse seguros, aunque un planeta más íntimo tiende a ser expulsado primero. Los planetas expulsados generalmente dejan el sistema a una velocidad relativamente tranquila, de aproximadamente dos a seis kilómetros por segundo. Tierra orbita el sol a más de 30 km/seg, por lo que estas velocidades de eyección son bastante bajas.
Muy curiosamente, descubrieron que los sistemas con menos planetas tienden a salir de su fase de “expulsión” después de aproximadamente 100 millones de años, pero los sistemas con 10 planetas aún son inestables incluso después de mil millones de años. También descubrieron que estos sistemas más generales en realidad expulsan la mayoría de sus planetas, perdiendo un 70 por ciento después de mil millones de años. La mayoría de los expulsados son de menor masa, como se esperaba.
La pregunta obvia es, bueno, ¿qué pasa con a nosotros, ¿entonces? Nuestro sistema solar tiene ocho planetas principales y ha existido durante más de cuatro mil millones de años. Si un sistema puede ser inestable después de mil millones de años, ¿pasamos de manera segura esa fecha límite? ¿Por qué todavía estamos por aquí?
Podríamos tener suerte. Eso es posible. Los resultados que el equipo publicó son promedios sobre muchas simulaciones, por lo que algunos sistemas pierden más planetas que otros. Podría ser que las simulaciones que ejecutaron los investigadores estén incompletas y que se deben incluir más parámetros. También es posible que nuestro sistema solar supere las probabilidades durante el tiempo suficiente para estar estable y que, de aquí en adelante, estaremos bien.
El equipo también descubrió que para que coincida con el número de planetas flotantes expulsados detectados por astrónomos, cada estrella en la galaxia necesita formar de cinco a 10 planetas en promedio. Eso es mucho pero no fuera de discusión. Algunas estrellas pueden tener muchos planetas, y otras solo pueden formar unos pocos (o ninguna). Trappist-1, por ejemplo, es una pequeña estrella enana roja de baja masa, y Tiene al menos siete planetas del tamaño de la Tierra! Los enanos rojos son el tipo de estrella más común en el universo, por lo que ellos solos podrían explicar todos los planetas expulsados de baja masa que vemos. Las estrellas como el sol también pueden expulsar muchos planetas, pero solo representan alrededor del 10 por ciento de las estrellas, por lo que es un molehill en comparación con la montaña de los enanos rojos.
Este trabajo sigue siendo preliminar, y queda mucho por explorar. Pero los números coinciden con las observaciones bastante bien, dándonos buenas razones para sospechar que hay más planetas flotantes en la galaxia que las estrellas orbitantes.
¿Cuántos de ellos una vez rodearon nuestro propio sol? ¿Cuántos hermanos planetarios hemos perdido? ¿Ninguno? ¿Uno? ¿Cuatro? Es probable que nunca lo sepamos; La historia de 4.6 mil millones de años de nuestro sistema solar ofrece mucho tiempo para arrojar mundos a la Vía Láctea. Pero muy bien podrían haber nómadas galácticos deambulando en un espacio profundo que comenzaron su viaje interminable aquí alrededor de nuestro sol. Si es así, tienen mucha compañía.