Sitúan el origen de Júpiter a cuatro veces su distancia del Sol

Júpiter tuvo que originarse a cuatro veces su distancia al Sol para tener margen suficiente para absorber material y convertirse en el gigante gaseoso en el camino hasta su órbita actual.

Mediante el uso de sofisticados modelos informáticos, los investigadores de la Universidad de Zúrich (UZH) y el NCCR PlanetS, ambos en Suiza, ahora arrojan nueva luz sobre la historia de la formación de Júpiter. Sus resultados fueron publicados en The Astrophysical Journal Letters.

Cuando la nave espacial Galileo lanzó una sonda que se lanzó en paracaídas a la atmósfera de Júpiter en 1995, mostró, entre otras cosas, que los elementos pesados (elementos más pesados que el helio) están enriquecidos allí. Al mismo tiempo, los modelos de estructura recientes de Júpiter que se basan en las mediciones del campo de gravedad realizadas por la nave espacial Juno sugieren que el interior de Júpiter no es uniforme sino que tiene una estructura compleja.

"Dado que ahora sabemos que el interior de Júpiter no está completamente mezclado, esperaríamos que haya elementos pesados en el interior profundo de un planeta gaseoso gigante, ya que los elementos pesados se acumulan principalmente durante las primeras etapas de la formación planetaria", dijo el coautor del estudio, Profesor de la Universidad de Zurich y miembro del NCCR PlanetS, Ravit Helled.

"Solo en etapas posteriores, cuando el planeta en crecimiento es lo suficientemente masivo, puede atraer efectivamente grandes cantidades de gases de elementos ligeros como el hidrógeno y el helio. Encontrar un escenario de formación de Júpiter que sea consistente con la estructura interior predicha, así como con la atmósfera medida por lo tanto, el enriquecimiento es un desafío pero crítico para nuestra comprensión de los planetas gigantes", dice Helled. De las muchas teorías que se han propuesto hasta ahora, ninguna pudo proporcionar una respuesta satisfactoria.

Una larga migración

"Nuestra idea era que Júpiter había recolectado estos elementos pesados en las últimas etapas de su formación al migrar. Al hacerlo, se habría movido a través de regiones llenas de los llamados planetesimales, pequeños bloques de construcción planetarios que están compuestos de materiales de elementos pesados y los acumuló en su atmósfera", explica el autor principal del estudio, Sho Shibata, investigador postdoctoral en la Universidad de Zúrich y miembro de NCCR PlanetS.

Sin embargo, la migración por sí sola no es garantía de acumular el material necesario. "Debido a las interacciones dinámicas complejas, el planeta migratorio no necesariamente acrecienta los planetesimales en su camino. En muchos casos, el planeta en realidad los dispersa, como un perro pastor que dispersa ovejas", señala Shibata. Por lo tanto, el equipo tuvo que ejecutar innumerables simulaciones para determinar si alguna ruta de migración resultó en una acumulación de material suficiente.

"Lo que descubrimos fue que se podría capturar una cantidad suficiente de planetesimales si Júpiter se formara en las regiones exteriores del sistema solar, unas cuatro veces más lejos del Sol que donde se encuentra ahora, y luego emigró a su posición actual. En este escenario, se movió a través de una región donde las condiciones favorecían la acumulación de material, un punto óptimo de acumulación, como lo llamamos", informa Sho.

Combinando las restricciones introducidas por la sonda Galileo y los datos de Juno, los investigadores finalmente han llegado a una explicación satisfactoria. "Esto muestra lo complejos que son los planetas gaseosos gigantes y lo difícil que es reproducir sus características de manera realista", señala Ravit Helled.

"Nos tomó mucho tiempo en la ciencia planetaria llegar a una etapa en la que finalmente podamos explorar estos detalles con modelos teóricos actualizados y simulaciones numéricas. Esto nos ayuda a cerrar las brechas en nuestra comprensión no solo de Júpiter y nuestro sistema solar, sino también de los muchos planetas gigantes observados que orbitan estrellas lejanas", concluye Helled.

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