Un objeto del tamaño de un planeta que posiblemente alguna vez visitó el sistema solar puede haber cambiado permanentemente nuestro vecindario cósmico al deformar las órbitas de los cuatro planetas exteriores, sugiere un nuevo estudio. Los hallazgos pueden arrojar luz sobre por qué las trayectorias de estos planetas tienen ciertas características peculiares.
Durante décadas, los astrónomos han debatido cómo sistema solarSe formaron los planetas. Sin embargo, la mayoría de las hipótesis coinciden en el tipo de órbita que deberían tener los planetas: círculos que se disponen concéntricamente alrededor del sol y yacer en el mismo plano. (Si los vieras de lado, solo verías una línea). Sin embargo, ninguno de los ocho planetas, incluida la Tierra, tiene órbitas perfectamente circulares. Además, las trayectorias de los planetas no se encuentran exactamente en el mismo plano.
comparado con Mercurio (cuya órbita, dentro de nuestra familia planetaria, es la más ovoide e inclinada), los caminos de los cuatro exteriores planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) muestran desviaciones menores de las órbitas ideales. Sin embargo, explicar estas pequeñas discrepancias ha sido un desafío, dijo Renu Malhotracientífico planetario de la Universidad de Arizona en Tucson y coautor del nuevo estudio.
«(E)l enigma para la astrofísica teórica ha sido durante mucho tiempo descubrir cómo las órbitas luego se desviaron y se inclinaron de su plano medio ni demasiado ni demasiado poco», escribió en un correo electrónico a WordsSideKick.com. Si bien investigaciones anteriores se han centrado en cómo las interacciones entre estos planetas remodelaron sus órbitas, Malhotra dijo que «estas hipótesis no son consistentes con ciertos detalles importantes de las órbitas observadas».
Un visitante interestelar
Para abordar este enigma, Malhotra y sus colegas consideraron un escenario menos examinado: que un objeto del tamaño de una estrella visitante modificó la trayectoria de estos planetas hace unos 4 mil millones de años.
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Utilizando modelos informáticos de los cuatro planetas exteriores, el equipo llevó a cabo 50.000 simulaciones de tales sobrevuelos, cada uno de ellos a lo largo de 20 millones de años, alterando ciertos parámetros de cada visitante, incluida su masa, velocidad y qué tan cerca se acercaba al sol. Los investigadores también ampliaron su búsqueda en comparación con estudios anteriores al considerar objetos mucho más pequeños que las estrellas; de hecho, tan pequeños como Júpiter. También observaron situaciones con pases muy cercanos, centrándose en escenarios en los que el intruso se acercó a 20 unidades astronómicas (AU) del sol. (Una UA equivale aproximadamente a 93 millones de millas, o 150 millones de kilómetros, aproximadamente la distancia promedio entre la Tierra y el Sol).
Aunque la mayoría de las simulaciones crearon condiciones muy diferentes al sistema solar actual, los investigadores encontraron que en aproximadamente el 1% de las simulaciones, el paso del visitante alteró las órbitas de los planetas gigantes a aproximadamente su estado actual. Los intrusos en estas coincidencias cercanas se lanzaron directamente al sistema solar, viajando mucho más allá de la órbita de Urano, y algunos incluso rozaron el camino de Mercurio. Y eran relativamente pequeños, con una masa de entre dos y 50 veces la de Júpiter.
«Este rango incluye masas planetarias hasta masas de enanas marrones», dijo Malhotra. (enanas marronesa menudo llamadas «estrellas fallidas», son extraños cuerpos celestes que son más pesados que los planetas pero no tan masivos como las estrellas).
Debido a que muchas simulaciones muy parecidas tenían el objeto similar a un planeta atravesando el sistema solar interior, los investigadores crearon 10.000 simulaciones adicionales que incluían también los planetas terrestres. También en estos casos, los sobrevuelos que previamente habían alterado las órbitas de los planetas gigantes a sus estados actuales recrearon la apariencia actual del sistema solar.
La simulación que produjo los resultados más realistas involucró a un objeto con ocho veces la masa de Júpiter deslizándose tan cerca como a 1,69 AU del sol. Eso lo sitúa sólo un poco más lejos que la órbita actual de Marte de 1,5 AU del sol.
Las simulaciones muestran que un solo sobrevuelo de un objeto subestelar fue suficiente para alterar las trayectorias de los planetas gigantes. Debido a que las observaciones sugieren que los cuerpos subestelares son bastante numerosos en el cosmos, las visitas de tales objetos pueden ser más comunes que sobrevuelos de estrellas.
El estudio, que aún no ha sido revisado por pares, fue publicado en la base de datos de preimpresión arXiv en diciembre.
