Traducido por el equipo de SOTT.net en español

Nos gusta pensar que somos únicos. Esa idea puede ser incluso cierta cuando se trata de nuestro vecindario cósmico: A pesar de que los planetas entre los tamaños de la Tierra y Neptuno parecen ser los más comunes en el cosmos, no se encuentran planetas de masa intermedia en el sistema solar.
magnetic fields
© Hongping Deng et al.
Los científicos llevan mucho tiempo luchando por entender cómo se forman los planetas comunes. Una nueva simulación por superordenador muestra que el ingrediente que falta puede ser el magnetismo.
Las simulaciones por superordenador que incluyen campos magnéticos pueden formar fácilmente planetas de tamaño medio, que se ven aquí como puntos rojos.
El problema es que nuestras mejores teorías sobre la formación de los planetas -elaboradas a partir de los moldes de lo que observamos en nuestro propio patio trasero- no han sido suficientes para explicar realmente cómo se forman los planetas. Sin embargo, un nuevo estudio, publicado en febrero en Nature Astronomy , demuestra que si se tiene en cuenta el magnetismo, los astrónomos podrían explicar la sorprendente diversidad de planetas que orbitan alrededor de estrellas alienígenas.

Es demasiado pronto para saber si el magnetismo es el ingrediente clave que falta en nuestros modelos de formación de planetas, pero el nuevo trabajo es, sin embargo, "un nuevo resultado muy interesante", dijo Anders Johansen, un científico planetario de la Universidad de Copenhague que no participó en el trabajo.

Hasta hace poco, la gravedad ha sido la estrella del espectáculo. Según la teoría más citada sobre la formación de los planetas, conocida como acreción del núcleo, las rocas pesadas que orbitan alrededor de un sol joven chocan violentamente una y otra vez, adhiriéndose unas a otras y creciendo con el tiempo. Con el tiempo, crean objetos con suficiente gravedad para recoger cada vez más material, convirtiéndose primero en un pequeño planetesimal, luego en un protoplaneta más grande y, por último, quizá en un planeta completo.

Sin embargo, la gravedad no actúa sola. La estrella expulsa constantemente radiación y vientos que empujan material al espacio. Los materiales rocosos son más difíciles de expulsar, por lo que se aglutinan cerca del Sol en planetas rocosos. Pero la radiación expulsa elementos y compuestos más fáciles de vaporizar -hielos diversos, hidrógeno, helio y otros elementos ligeros- hacia las fronteras lejanas del sistema estelar, donde forman gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno y gigantes de hielo como Urano y Neptuno.

Pero un problema clave de esta idea es que, para la mayoría de los posibles sistemas planetarios, los vientos estropean la fiesta. El polvo y el gas necesarios para crear un gigante gaseoso son expulsados más rápido de lo que puede formarse un mundo fuerte y gaseoso. En unos pocos millones de años, esta materia cae en la estrella anfitriona o es empujada por los vientos estelares hacia el espacio profundo e inaccesible.

Desde hace algún tiempo, los científicos sospechan que el magnetismo también puede desempeñar un papel. Lo que hacen los campos magnéticos en concreto sigue sin estar claro, en parte por la dificultad de incluir los campos magnéticos junto a la gravedad en los modelos informáticos utilizados para investigar la formación de los planetas. Según Meredith MacGregor, astrónoma de la Universidad de Colorado (Boulder), en astronomía hay un estribillo común: "No mencionamos los campos magnéticos porque son difíciles".

Sin embargo, los campos magnéticos son habituales alrededor de los planetesimales y los protoplanetas, ya que proceden de la propia estrella o del movimiento del gas y el polvo lavados por la luz estelar. En términos generales, los astrónomos saben que los campos magnéticos pueden proteger a los planetas nacientes del viento de una estrella, o tal vez agitar el disco y mover el material que crea planetas. "Hace tiempo que sabemos que los campos magnéticos pueden servir de escudo y ser utilizados para perturbar cosas", dijo Zoë Leinhardt, científica planetaria de la Universidad de Bristol que no participó en el trabajo. Pero faltaban detalles, y la física de los campos magnéticos a esta escala no se conoce bien.

"Ya es bastante difícil modelar la gravedad de estos discos con suficiente resolución y entender lo que ocurre", afirma Ravit Helled, científico planetario de la Universidad de Zúrich. Añadir los campos magnéticos es un reto mucho mayor.

En el nuevo trabajo, Helled, junto con su colega de Zúrich Lucio Mayer y Hongping Deng de la Universidad de Cambridge, utilizó el superordenador PizDaint, el más rápido de Europa, para realizar simulaciones de altísima resolución que incorporaban campos magnéticos junto a la gravedad.

El magnetismo parece tener tres efectos clave. En primer lugar, los campos magnéticos protegen ciertos cúmulos de gas -los que pueden crecer hasta convertirse en planetas más pequeños- de la influencia destructiva de la radiación estelar. Además, esos capullos magnéticos también frenan el crecimiento de lo que se convertiría en planetas supermasivos. La presión magnética que empuja hacia el espacio "detiene la inflexión de la nueva materia", dijo Mayer, "tal vez no completamente, pero la reduce mucho".

El tercer efecto aparente es tanto destructivo como creativo. Los campos magnéticos pueden agitar el gas. En algunos casos, esta influencia desintegra los cúmulos protoplanetarios. En otros, empuja el gas más cerca, lo que favorece la formación de cúmulos.

En conjunto, estas influencias parecen dar lugar a un mayor número de mundos más pequeños y menos gigantes. Y aunque estas simulaciones sólo examinaron la formación de mundos gaseosos, en realidad esos reinos prototípicos también pueden acumular material sólido, convirtiéndose quizás en reinos rocosos.

En conjunto, estas simulaciones sugieren que el magnetismo puede ser en parte responsable de la abundancia de exoplanetas de masa intermedia que existen, ya sean Neptunos más pequeños o Tierras más grandes.

"Me gustan sus resultados; creo que son prometedores", dijo Leinhardt. Pero aunque los investigadores tenían un superordenador de su lado, la resolución de los mundos individuales sigue siendo confusa. A estas alturas, no podemos estar totalmente seguros de lo que ocurre con los campos magnéticos a escala protoplanetaria. "Esto es más bien una prueba de concepto, de que pueden hacer esto, pueden unir la gravedad y los campos magnéticos para hacer algo muy interesante que no había visto antes".

Los investigadores no afirman que el magnetismo sea el árbitro del destino de todos los mundos. Por el contrario, el magnetismo es un ingrediente más en el popurrí de la formación de planetas. En algunos casos, puede ser importante; en otros, no tanto. Lo cual encaja, una vez que se considera los miles de millones de planetas individuales que hay en nuestra propia galaxia. "Eso es lo que hace que el campo sea tan emocionante y vivo", dijo Helled: Nunca hay, ni habrá, falta de curiosidades astronómicas que explorar y comprender.