Un objeto con una masa ocho veces superior a la de Júpiter podría haber girado alrededor del Sol, acercándose a la órbita actual de Marte, antes de cambiar el rumbo de cuatro planetas del sistema solar.

Un objeto del tamaño de un planeta que posiblemente visitó una vez el sistema solar podría haber cambiado de forma permanente nuestro vecindario cósmico al deformar las órbitas de los cuatro planetas exteriores, según sugiere un nuevo estudio. Los hallazgos podrían arrojar luz sobre por qué las trayectorias de estos planetas presentan ciertas características peculiares.

Durante décadas, los astrónomos han debatido cómo se formaron los planetas del Sistema Solar. Sin embargo, la mayoría de las hipótesis coinciden en el tipo de órbita que deberían tener los planetas: círculos dispuestos concéntricamente alrededor del Sol y situados en el mismo plano. (Sin embargo, ninguno de los ocho planetas, incluida la Tierra, tiene órbitas perfectamente circulares). Además, las trayectorias de los planetas no se sitúan exactamente en el mismo plano.

En comparación con Mercurio (cuya órbita, dentro de nuestra familia planetaria, es la más ovoide e inclinada), las trayectorias de los cuatro planetas gigantes exteriores -Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno- muestran pequeñas desviaciones respecto a las órbitas ideales. Según Renu Malhotra, científica planetaria de la University of Arizona en Tucson y coautora del nuevo estudio, explicar estas discrepancias ha sido todo un reto.

Malhotra dijo en un comunicado:

“El rompecabezas de la astrofísica teórica ha consistido durante mucho tiempo en averiguar cómo las órbitas se desviaron y se inclinaron de su plano medio, ni demasiado ni demasiado poco. Mientras que las 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”.

Representación de un exoplaneta. Crédito de imagen: AdisResic / Public domain

Un visitante interestelar

Para abordar este rompecabezas, Malhotra y sus colegas consideraron un escenario menos examinado: que un objeto visitante del tamaño de una estrella modificó las trayectorias de estos planetas hace unos 4.000 millones de años.

Utilizando modelos informáticos de los cuatro planetas exteriores, el equipo llevó a cabo 50.000 simulaciones de tales sobrevuelos, cada una de ellas a lo largo de 20 millones de años, alterando ciertos parámetros de cada visitante, como su masa, velocidad y proximidad al Sol. Los investigadores también ampliaron su búsqueda en comparación con estudios anteriores al considerar objetos mucho más pequeños que las estrellas, tan diminutos, de hecho, como Júpiter. También analizaron las situaciones de paso supercercano, centrándose en los escenarios en los que el intruso se acercaba a menos de 20 unidades astronómicas (UA) del Sol. (Una UA es aproximadamente 93 millones de millas, o 150 millones de kilómetros, aproximadamente la distancia media de la Tierra al Sol).

Aunque la mayoría de las simulaciones crearon condiciones muy distintas a las del sistema solar actual, los investigadores descubrieron que en aproximadamente el 1% de las simulaciones, el paso del visitante alteró las órbitas de los planetas gigantes hasta aproximadamente su estado actual. En estos casos, los intrusos se adentraron directamente en el sistema solar, sobrepasando la órbita de Urano e incluso rozando la de Mercurio. Y eran relativamente pequeños, con una masa comprendida entre dos y 50 veces la de Júpiter.

Malhotra explica:

“Este rango incluye desde masas planetarias hasta masas de enanas marrones”. (Las enanas marrones, a menudo llamadas «estrellas fallidas», son cuerpos celestes extraños más pesados que los planetas pero no tan masivos como las estrellas).

Dado que muchas de las simulaciones más parecidas mostraban al objeto similar a un planeta surcando el sistema solar interior, los investigadores crearon otras 10.000 simulaciones que incluían también los planetas terrestres. También en estos casos, los sobrevuelos que habían alterado previamente las órbitas de los planetas gigantes hasta sus estados actuales recrearon el aspecto actual del sistema solar.

En la simulación que produjo los resultados más realistas, un objeto con una masa ocho veces superior a la de Júpiter se acercó hasta 1.69 UA del Sol. Esto lo sitúa sólo ligeramente más lejos que la órbita actual de Marte, a 1.5 UA del Sol.

Las simulaciones muestran que un solo sobrevuelo de un objeto subestelar bastó para alterar las trayectorias de los planetas gigantes. Dado que las observaciones sugieren que los cuerpos subestelares son bastante numerosos en el cosmos, las visitas de estos objetos podrían ser más habituales que los sobrevuelos de estrellas.

Los hallazgos de la investigación fueron publicados en diciembre en el servidor de pre-impresión arXiv.org.

[FT: LS]

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