El reciente modelo de estrellas similares al Sol con sistemas planetarios descubrió que un sistema con cuatro planetas rocosos y cuatro gigantes gaseosos en órbitas estables, y solo un cinturón exterior de planetesimales escasamente poblado, tiene solo un 15 a 25% de probabilidad de desarrollarse. Si bien puede ser escéptico sobre la validez de un modelo que coloca nuestro sistema planetario más conocido en la canasta poco probable, puede haber algo de verdad en este hallazgo.
Este modelo ha sido informado por la base de datos actual de exoplanetas conocidos y, de lo contrario, se basa en algunas suposiciones razonables prima facie. En primer lugar, se supone que los gigantes gaseosos no pueden formarse dentro de la línea de escarcha de un sistema, una línea más allá de la cual los compuestos de hidrógeno, como el agua, el metano y el amoníaco existirían como hielo. Para nuestro Sistema Solar, esta línea está a unas 2.7 unidades astronómicas del Sol, que se encuentra aproximadamente en el medio del cinturón de asteroides.
Se cree que los gigantes gaseosos solo pueden formarse tan lejos ya que su formación requiere un gran volumen de material sólido (en forma de hielo) que luego se convierten en los núcleos de los gigantes gaseosos. Si bien puede haber tanto material rocoso como hierro, níquel y silicio fuera de la línea de escarcha, estos materiales no son lo suficientemente abundantes como para desempeñar un papel importante en la formación de planetas gigantes y los planetesimales que pueden formar son engullidos por los gigantes o arrojados fuera de órbita
Sin embargo, dentro de la línea de escarcha, los materiales rocosos son la base dominante para la formación del planeta, ya que la mayoría del gas ligero es expulsado de la región por la fuerza del viento estelar y otros compuestos ligeros (como H2O y CO2) solo se mantienen por acreción dentro de planetesimales formados de materiales más pesados (como hierro, níquel y silicatos). Los planetas rocosos de tamaño apreciable probablemente se formarían en estas regiones dentro de 10 a 100 millones de años después del nacimiento de la estrella.
Entonces, tal vez un poco parroquialmente, se supone que comienza con un sistema de tres regiones: una región de formación de planetas terrestres internos, una región de formación de gigantes gaseosos y una región externa de planetesimales no unidos, donde la gravedad de la estrella no es suficiente para extraer material en participar en una mayor acumulación.
Desde esta base, Raymond y cols. Ejecutaron un conjunto de 152 variaciones, de las cuales surgieron una serie de reglas generales. En primer lugar, parece que la probabilidad de mantener planetas interiores terrestres depende mucho de la estabilidad de las órbitas de los gigantes gaseosos. Con frecuencia, las perturbaciones gravitacionales entre los gigantes gaseosos hacen que adopten órbitas elípticas más excéntricas que luego despejan todos los planetas terrestres, o los envían a estrellarse. Solo el 40% de los sistemas retuvieron más de un planeta terrestre, el 20% tenía solo uno y el 40% los había perdido a todos.
Se descubrió que los discos de escombros de polvo frío y caliente eran fenómenos comunes en sistemas maduros que retenían planetas terrestres. En todos los sistemas, el polvo primario se elimina en gran medida en los primeros cientos de millones de años, por radiación o por planetas. Pero, donde se retienen los planetas terrestres, hay una reposición de este polvo, presumiblemente a través de la molienda por colisión de los planetesimales rocosos.
Este hallazgo se refleja en el título del artículo. Discos de escombros como señales de formación de planetas terrestres. Si este trabajo de modelado es un reflejo exacto de la realidad, entonces los discos de escombros son comunes en sistemas con gigantes de gas estables, y por lo tanto en planetas terrestres persistentes, pero están ausentes en sistemas con órbitas gigantes de gas altamente excéntricas, donde los planetas terrestres han sido despejados.
No obstante, el Sistema Solar aparece como inusual en este esquema. Se propone que las perturbaciones dentro de las órbitas de nuestros gigantes gaseosos, que condujeron al Bombardeo Pesado Tardío, llegaron efectivamente con respecto al comportamiento de otros sistemas. Esto nos ha dejado con un número inusualmente alto de planetas terrestres que se habían formado antes de que comenzara la reconfiguración del gigante gaseoso. Y la tardanza del evento, después de que todas las colisiones que construyeron los planetas terrestres se terminaron, eliminó la mayor parte del disco de escombros que podría haber estado allí, aparte de ese leve indicio de luz zodiacal que podría notar en un cielo oscuro después del atardecer. o antes del amanecer.
Otras lecturas: Los discos de Raymond et al Debris como señales de formación de planetas terrestres.
