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Una nueva investigación refuerza el apoyo a la idea de que estos guijarros primitivos se fusionaron rápido para formar los núcleos de gigantes de gas como Júpiter y Saturno. Teorías previas habían sugerido que formar un planeta gigante requería una majestuosa aglomeración de trozos mucho más grandes, cada uno de aproximadamente un kilómetro de lado a lado.
El documento de investigación más reciente sobre el escenario de "acreción con guijarros", publicado en la revista Nature, describe cómo planetas embrionarios que volaban alrededor del Sol se habrían rozado mutuamente conforme sus campos gravitacionales interactuaban.
Esto habría sacado del plano del anillo de polvo a algunos de los protoplanetas, privándolos efectivamente de material; los que se quedaron en el anillo podrían haberse dado un atracón de guijarros para convertirse en verdaderos planetas.
"Realmente es un cambio de paradigma con respecto a cómo se forman los planetas", dice Harold Levison, científico planetario del Instituto de Investigación Southwest, en Boulder, Colorado, y principal autor del estudio.
Antes que emergiera el modelo de acreción con guijarros, la idea principal era que granos de polvo y hielo se fusionaron lentamente para formar objetos de escala kilométrica; éstos se combinaron entre sí hasta que fueron suficientemente grandes para contenerse dentro de una capa gaseosa y convertirse en verdaderos gigantes de gas.
Sin embargo, a los científicos les parecía difícil explicar cómo es que este pausado proceso pudo haber terminado en apenas unos cuantos millones de años, antes que se disipara el anillo de polvo alrededor del Sol.
La idea de la acreción con guijarros, presentada en 2012 por Michiel Lambrechts y Anders Johansen de la Universidad de Lund, Suecia, parecía resolver este problema. Podía explicar cómo podía formarse rápido un núcleo planetario, conforme la fricción con gas en el anillo habría retrasado lo suficiente a los guijarros para que formaran un planeta embrionario vía acreción.
No obstante, el modelo no era perfecto. Simulaciones que probaban la teoría generaban cientos de objetos del tamaño de la Tierra volando alrededor del Sol, en lugar del puñado de objetos más grandes (de aproximadamente 10 veces el tamaño de la Tierra) que se piensa formaron el núcleo de los planetas gigantes. "Para la formación de planetas, dicho resultado democrático es un mal resultado", dice Chris Ormel, un astrónomo de la Universidad de Ámsterdam.
El equipo de Levison solucionó el problema dando más tiempo para que los guijarros se desarrollaran en núcleos planetarios. "Estamos haciendo simulaciones que, de hecho, permiten que los crecientes planetesimales interactúen y choquen entre sí", dice Katherine Kretke, una astrónoma del Instituto de Investigación Southwest y coautora del estudio.
Los investigadores encontraron que los planetas embrionarios ligeramente más grandes que sus vecinos tendieron a sacar del anillo a los demás. "Es algo así como el más chico de la camada", dice Levison. "El más chico es empujado por sus hermanos más grandes y éstos así crecen, mientras que el chico no", explica.
Dependiendo de las condiciones de partida, las simulaciones del equipo generalmente rindieron entre uno y cuatro planetas gigantes de gas, similares a Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Su existencia y posición respecto al Sol se alinean bien con otra teoría principal de formación planetaria, el modelo de Niza, que describe cómo los planetas gigantes de gas empezaron a interactuar entre ellos una vez que crecieron del todo. "Básicamente, producimos el inicio del modelo de Niza", subraya Levison.
Johansen dice que esta investigación "resuelve un problema importante de la idea de la acreción con guijarros". Un próximo paso posible, considera, es ver si la acreción con guijarros puede explicar la existencia de planetas gigantes de gas en otros sistemas solares. Científicos del Generador Géminis de Imágenes Planetarias, situado en Chile, recientemente tomaron una foto de un planeta casi del tamaño de Júpiter, en una órbita como la de Júpiter, alrededor de la estrella 51 Eridani.
Otro reto diferente, señala Levison, será ver si la acreción con guijarros puede explicar la diversidad de planetas terrestres en nuestro propio Sistema Solar. En la edición de abril de Science Advances, Johansen y sus colegas sugirieron que la acreción con guijarros podría explicar cómo se formaron los núcleos de Marte y otros planetas terrestres.
"Las cosas están encajando de una forma que no había pasado con los modelos previos", finaliza Kretke.