Agencias/Ciudad de México.- Científicos de las universidades de Cambridge y Zurich han propuesto una explicación alternativa a la abundancia de exoplanetas de masa intermedia, uno de los viejos rompecabezas en astronomía.
Según publican en Nature Astronomy, los campos magnéticos dificultan que los planetas en crecimiento continúen acumulando masa más allá de cierto punto.
“Cuando los planetas se forman a partir del llamado disco protoplanetario de gas y polvo, las inestabilidades gravitacionales podrían ser el mecanismo impulsor”, dijo en un comunicado el coautor, el profesor Lucio Mayer de la Universidad de Zurich.
En este proceso, el polvo y el gas en el disco se agrupan debido a la gravedad y forman densas estructuras espirales. Estos luego crecen en bloques de construcción planetarios y eventualmente planetas.
La escala a la que ocurre este proceso es muy grande, abarcando la escala del disco protoplanetario. “Pero en distancias más cortas, la escala de planetas individuales, domina otra fuerza: la de los campos magnéticos que se desarrollan junto a los planetas”, dijo Mayer.
Estos campos magnéticos agitan el gas y el polvo del disco e influyen en la formación de los planetas.
“Para obtener una imagen completa del proceso de formación planetaria, es importante no solo simular la estructura en espiral a gran escala en el disco: los campos magnéticos a pequeña escala alrededor de los bloques de construcción planetarios en crecimiento también deben incluirse”, dijo el autor principal Hongping Deng del Departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica de Cambridge.
Sin embargo, las diferencias en la escala y la naturaleza de la gravedad y el magnetismo hacen que sea difícil integrar las dos fuerzas en el mismo modelo de formación planetaria. Hasta ahora, las simulaciones por computadora que capturan bien los efectos de una de las fuerzas generalmente funcionan mal con la otra.
Para tener éxito, el equipo desarrolló una nueva técnica de modelado. Primero, necesitaban una comprensión teórica profunda tanto de la gravedad como del magnetismo. Luego, tuvieron que encontrar una manera de traducir la comprensión en un código que pudiera calcular de manera eficiente estas fuerzas contrastantes al unísono.
Finalmente, debido a la inmensa cantidad de cálculos necesarios, se requería una computadora potente, como la Piz Daint en el Centro Nacional de Supercomputación de Suiza (CSCS). “Además de los conocimientos teóricos y las herramientas técnicas que desarrollamos, también dependíamos del avance de la potencia informática”, dijo Mayer.
“Con nuestro modelo, pudimos mostrar por primera vez que los campos magnéticos dificultan que los planetas en crecimiento continúen acumulando masa más allá de cierto punto”, dijo Deng. “Como resultado, los planetas gigantes se vuelven más raros y los planetas de masa intermedia mucho más frecuentes, similar a lo que observamos en la realidad”.
“Estos resultados son solo un primer paso, pero muestran claramente la importancia de tener en cuenta más procesos físicos en las simulaciones de formación de planetas”, dijo el coautor Ravit Helled de la Universidad de Zurich. “Nuestro estudio ayuda a comprender las vías potenciales para la formación de planetas de masa intermedia que son muy comunes en nuestra galaxia. También nos ayuda a comprender los discos protoplanetarios en general”.
Why are so many #exoplanets neither huge like Jupiter nor relatively small like Earth, but around the size of Uranus or Neptune?
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— Cambridge University (@Cambridge_Uni) February 12, 2021
