El viatge primitiu de Júpiter

El descobriment de planetes gegants ben prop de les seues estrelles ha portat de cap els astrònoms planetaris els últims anys. Com explicar els anomenats Júpiter calents, planetes gegants en òrbites de només uns dies? El disc d’acreció de material d’on es formen els planetes és massa prim en les proximitats de l’estrella i, és per tant, un lloc poc adequat per acumular molta matèria per formar un planeta gegant. És per això que ha calgut desenvolupar la teoria de la migració planetària per la qual els planetes es formarien lluny de les seues estrelles i després de formats, la pols que quedaria del disc frenaria l’òrbita amb la pèrdua d’energia i l’acostament al sol central.

Les conclusions que s’han adoptat en els sistemes estel·lars també són vàlides per al nostre Sistema Solar. Segons un estudi acabat de publicar, el planeta gegant Júpiter es va formar quatre vegades més lluny del Sol que la seua òrbita actual, i va migrar cap a l’interior del Sistema Solar durant un període de 700 000 anys. Els investigadors han trobat proves d’aquest increïble viatge gràcies a un grup d’asteroides propers a Júpiter.

Ara, investigadors de l’Observatori Astronòmic de la  Universitat de Lund, a Suècia i altres institucions han utilitzat simulacions per ordinador per aprendre més sobre el viatge de Júpiter a través del nostre propi Sistema Solar fa aproximadament 4.500 milions d’anys. En aquest moment, Júpiter s’havia acabat de formar, igual que els altres planetes del sistema solar. Els planetes van ser construïts a poc a poc per la pols còsmica, que envoltava al nostre jove Sol en un disc de gas i partícules. En aquell moment, Júpiter no era més gran que el nostre propi planeta.

Els resultats mostren ara que Júpiter es va formar quatre vegades més lluny del sol del que indicaria la seva posició actual.

Aquesta és la primera vegada que tenim proves que Júpiter es va formar molt lluny del Sol i després va migrar a la seua òrbita actual. Trobem evidència de la migració en els asteroides troians que orbiten prop de Júpiter “, explica Simona Pirani, estudiant de doctorat en astronomia de la Universitat de Lund, i autora principal de l’estudi.

Aquests asteroides troians consisteixen en dos grups de milers d’asteroides que es troben a la mateixa distància del Sol que Júpiter, però que orbiten per davant i per darrere de Júpiter, respectivament. Però hi ha aproximadament un 50% més de troians per davant Júpiter que per darrere d’ell. És aquesta asimetria la qual va esdevenir la clau per a la comprensió dels investigadors sobre la migració de Júpiter.

L’asimetria sempre ha estat un misteri en el Sistema Solar“, diu Anders Johansen, professor d’astronomia a la Universitat de Lund.

L’animació mostra els moviments dels planetes interiors, Júpiter i els dos eixams de troians (verds) durant el període de temps de la missió Lucy. Els troians L4 van per davant de Júpiter en la seua òrbita i els troians L5 el segueixen. Per tradició, els troians L4 reben el nom dels personatges grecs en els relats de la guerra de Troia. Els cossos L5 reben el nom dels del costat troià del conflicte. Crèdits: Astronomical Institute of CAS/Petr Scheirich.

De fet, no s’havia pogut explicar per què els dos grups d’asteroides no contenen el mateix nombre d’asteroides. No obstant això, Simona Pirani i Anders Johansen, juntament amb altres col·legues, ara han identificat la raó en recrear el curs dels esdeveniments de la formació de Júpiter i com el planeta va captar gradualment els seues asteroides troians.

Gràcies a les extenses simulacions informàtiques, els investigadors han calculat que l’asimetria actual només podria haver passat si Júpiter es va formar quatre vegades més lluny en el Sistema Solar i posteriorment aquest va migrar a la seua posició actual. Durant el seu viatge cap al Sol, la pròpia gravetat de Júpiter va atreure més troians per davant que al darrere.

Segons els càlculs, la migració de Júpiter es va perllongar durant uns 700 000 anys, en un període d’aproximadament 2 a 3 milions d’anys després que el cos celeste comencés la seua vida com un asteroide de gel lluny del Sol. El viatge cap a l’interior del Sistema Solar va seguir un curs en espiral en què Júpiter va continuar donant voltes al voltant del Sol, encara que en un camí cada vegada més estret. La raó de la migració real es relaciona amb les forces gravitatòries dels gasos circumdants en el Sistema Solar, que frenaven el planeta i li feien perdre energia.

Les simulacions mostren que els asteroides troians es van captar quan Júpiter era un planeta jove sense atmosfera de gas, el que significa que aquests asteroides probablement consisteixen en blocs de construcció similars als que van formar el nucli de Júpiter. En 2021, la sonda espacial de la NASA, Lucy, es posarà en òrbita al voltant de sis dels asteroides troians de Júpiter per estudiar-los.

Podem aprendre molt sobre el nucli i la formació de Júpiter estudiant els troians“, diu Anders Johansen.

Els autors de l’estudi també suggereixen que el gegant gasós Saturn i els gegants de gel Urà i Neptú podrien haver migrat de manera similar.

Article original.

The consequences of planetary migration on the minor bodies of the early Solar System, Astronomy nd Astrophysics., Març 2019. En pdf ací.

Imatges:

1.- Illustration: NASA/JPL-Caltech.
2.- Astronomical Institute of CAS/Petr Scheirich.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *