Hay un nuevo tipo de planeta en la ciudad, aunque no lo encontrarás en sistemas solares bien envejecidos como el nuestro. Es más una etapa de formación por la que pueden pasar planetas como la Tierra. Y su existencia ayuda a explicar la relación entre la Tierra y nuestra Luna.
El nuevo tipo de planeta es una enorme masa giratoria, en forma de rosquilla, de roca caliente y vaporizada, formada a medida que los objetos del tamaño de un planeta chocan entre sí. El par de científicos detrás del estudio que explica este nuevo tipo de planeta lo ha llamado 'sinestia'. Simon Lock, un estudiante graduado de la Universidad de Harvard, y Sarah Stewart, profesora del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de California, Davis, digamos que la Tierra fue una vez una sinesia.
La teoría actual de la formación planetaria es así: cuando se forma una estrella, el material sobrante está en movimiento alrededor de la estrella. Este material sobrante se llama disco protoplanetario. El material se coagula en cuerpos más grandes a medida que los más pequeños chocan y se unen.
A medida que los cuerpos se hacen más y más grandes, la fuerza de sus colisiones se hace cada vez mayor, y cuando dos cuerpos grandes chocan, su material rocoso se derrite. Luego, el cuerpo recién creado se enfría y se vuelve esférico. Se entiende que así es como se formaron la Tierra y los otros planetas rocosos de nuestro Sistema Solar.
Lock y Stewart observaron este proceso y preguntaron qué pasaría si el cuerpo resultante girara rápidamente.
Cuando un cuerpo gira, entra en juego la ley de conservación del momento angular. Esa ley dice que un cuerpo giratorio girará hasta que un par externo lo desacelere. El ejemplo de uso frecuente del patinaje artístico ayuda a explicar esto.
Si alguna vez has visto patinadores artísticos, y quién no, sus acciones son muy instructivas. Cuando una patinadora gira rápidamente, estira los brazos para reducir la velocidad de giro. Cuando vuelve a doblar los brazos en su cuerpo, vuelve a acelerar. Su momento angular se conserva.
Este breve video muestra patinadores artísticos y física en acción.
Si no te gusta el patinaje artístico, este usa la Tierra para explicar el momento angular.
Ahora tome el ejemplo de un par de patinadores artísticos. Cuando ambos giran, y los dos se unen cogidos de la mano y los brazos, su impulso angular se suma y conserva.
Reemplace dos patinadores artísticos con dos planetas, y esto es lo que los dos científicos detrás del estudio querían modelar. ¿Qué pasaría si dos cuerpos grandes con alta energía y alto momento angular chocaran entre sí?
Si los dos cuerpos tuvieran temperaturas suficientemente altas y un momento angular lo suficientemente alto, se formaría un nuevo tipo de estructura planetaria: la sinesia. "Observamos las estadísticas de los impactos gigantes y descubrimos que pueden formar una estructura completamente nueva", dijo Stewart.
"Observamos las estadísticas de los impactos gigantes y descubrimos que pueden formar una estructura completamente nueva". - Profesora Sarah Stewart, Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de California, Davis.
Como se explica en un comunicado de prensa de la UC Davis, para que se forme una sinesia, parte del material vaporizado de la colisión debe entrar en órbita. Cuando una esfera es sólida, cada punto sobre ella gira a la misma velocidad, si no a la misma velocidad. Pero cuando parte del material se vaporiza, su volumen se expande. Si se expande lo suficiente, y si se mueve lo suficientemente rápido, deja la órbita y forma una enorme sinesia en forma de disco.
Otras teorías han propuesto que dos cuerpos suficientemente grandes podrían formar una masa fundida en órbita después de colisionar. Pero si los dos cuerpos tuvieran suficiente energía y temperatura para vaporizar parte de la roca, la sinesia resultante ocuparía un espacio mucho más grande.
"El principal problema con la búsqueda de sinergias alrededor de otras estrellas es que no duran mucho tiempo. Estos son objetos transitorios y en evolución que se hacen durante la formación del planeta ". - Profesora Sarah Stewart, UC Davis.
Estas sinergias probablemente no durarían mucho tiempo. Se enfriarían rápidamente y se condensarían de nuevo en cuerpos rocosos. Para un cuerpo del tamaño de la Tierra, la sinesia podría durar solo cien años.
La estructura de sinesia arroja algo de luz sobre cómo se forman las lunas. La Tierra y la Luna son muy similares en términos de composición, por lo que es probable que se hayan formado como resultado de una colisión. Es posible que la Tierra y la Luna se formaron a partir de la misma sinesia.
Estas sinergias se han modelado, pero no se han observado. Sin embargo, el telescopio espacial James Webb tendrá el poder de mirar en discos protoplanetarios y observar la formación de planetas. ¿Observará una sinesia?
"Estos son objetos transitorios y en evolución que se hacen durante la formación del planeta". - Profesora Sarah Stewart, UC Davis
En un intercambio de correos electrónicos con la revista Space, la Dra. Sarah Stewart de UC Davis, una de las científicas detrás del estudio, nos dijo que "El problema principal con la búsqueda de sinergias alrededor de otras estrellas es que no duran mucho tiempo". Estos son objetos transitorios y en evolución que se hacen durante la formación del planeta ".
“Entonces, la mejor apuesta para encontrar una sinesia rocosa son los sistemas jóvenes donde el cuerpo está cerca de la estrella. Para los planetas gigantes gaseosos, pueden formar una sinesia durante un período de su formación. Nos estamos acercando a la capacidad de obtener imágenes de discos circumplanetarios en otros sistemas estelares ”.
Una vez que tengamos la capacidad de observar planetas que se forman en sus discos circunestelares, podemos encontrar que las sinergias son más comunes que raras. De hecho, los planetas pueden pasar por la etapa de sinesia varias veces. El Dr. Stewart nos dijo que “Según las estadísticas presentadas en nuestro artículo, esperamos que la mayoría (más de la mitad) de los planetas rocosos que se forman de manera similar a la Tierra se hayan convertido en sinergias una o más veces durante la etapa de acreción de impacto gigante. "
