El Sistema Solar, a ojos alienígenas

Nuevas simulaciones por superordenador, basadas en el seguimiento de las interacciones de miles de granos de polvo, muestran cómo podría aparecer el sistema solar a los ojos de supuestos astrónomos alienígenas en busca de planetas. Las sorprendentes imágenes dan una idea de cómo este punto de vista podría haber cambiado a medida que nuestro sistema planetario ha madurado.

"Los planetas pueden ser demasiado débiles para ser detectados directamente, pero los extraterrestres que pudieran estudiar el sistema solar podrían fácilmente determinar la presencia de Neptuno, ya que su gravedad talla una pequeña brecha en el polvo ", dijo Marc Kuchner, un astrofísico del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió el estudio.

"Esperamos que nuestros modelos nos ayudarán a localizar mundos del tamaño de Neptuno alrededor de otras estrellas", dijo.

El polvo en cuestión se origina en el Cinturón de Kuiper, una zona de almacenamiento en frío más allá de Neptuno, donde millones de cuerpos helados -incluyendo Plutón- cubren la órbita del Sol. Los científicos creen que la región es una versión anterior, más delgada, de los discos de escombros que se han visto alrededor de estrellas como Vega y Fomalhaut.

"Nuestras nuevas simulaciones también nos permiten ver cómo el polvo del Cinturón de Kuiper podría haber sido cuando el sistema solar era mucho más joven", dijo Christopher Stark, quien trabajó con Kuchner en Goddard y se encuentra actualmente en la Institución Carnegie para la Ciencia en Washington. "En efecto, podemos retroceder en el tiempo y ver cómo la vista distante del sistema solar puede haber cambiado".

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Aluvión de granos de hielo

Los objetos del Cinturón en ocasiones chocan entre sí produciendo un aluvión de granos de hielo. "Pero el seguimiento de cómo el polvo viaja a través del sistema solar no es fácil porque las partículas pequeñas están sujetas a una variedad de fuerzas, además de la atracción gravitatoria del sol y los planetas", explica.

Los granos se ven afectados por el viento solar, que trabaja para llevar el polvo más cerca del sol y la luz solar, que puede tirar el polvo hacia el interior o empujarlo hacia afuera. Exactamente lo que sucede depende del tamaño del grano. Las partículas también corren unos contra otros, y estos choques pueden destruir los frágiles granos.

"Se pensó que el cálculo de colisión no se podía hacer porque hay demasiados de estos pequeños granos a seguir", dijo Kuchner. "Hemos encontrado una manera de hacerlo, y se ha abierto un panorama totalmente nuevo".

Con la ayuda del superordenador Discover de la NASA, los investigadores mantuvieron lengüetas de 75.000 partículas de polvo al interactuar con los planetas exteriores, la luz del sol, el viento solar, y entre ellos.

El tamaño del polvo modelo osciló entre el ancho del ojo de una aguja (0,05 pulgadas o en milímetros 1.2) a más de mil veces más pequeño, similar en tamaño a las partículas en el humo. Durante la simulación, los granos se colocaron en uno de los tres tipos de órbitas que se encuentran en el Cinturón de Kuiper de hoy en día a una tasa basada en las ideas actuales de lo rápido que se produce ese polvo.

De los datos obtenidos, los investigadores crearon imágenes de síntesis de las emisiones infrarrojos del sistema solar visto desde lejos.

A través de los efectos gravitatorios llamados resonancias, se advirtió que en torno a Neptuno se creaba una zona libre de polvo, Neptuno disputas partículas cercanas en órbitas preferido y agregaciones en el polvo que seguía alrededor del Sol.

"Una cosa que he aprendido es que, incluso en el sistema solar hoy en día, las colisiones de polvo juegan un papel importante en la estructura del Cinturón de Kuiper", explicó Stark. Esto se debe a que las colisiones tienden a destruir las partículas grandes antes de que puedan derivar demasiado lejos de donde se hacen. Esto resulta en un anillo de polvo relativamente denso que se extiende a la órbita de Neptuno.

Para tener una idea de cómo pudo haber sido en etapas pasadas la Faja de Kuiper, el equipo aceleró la tasa de producción de polvo. En el pasado, el Cinturón de Kuiper contenía muchos objetos más que se estrellaron con más frecuencia, con lo que la generación de polvo ocurrió a un ritmo más rápido. Con más partículas de polvo se llegó a colisiones de granos más frecuentes.

Con el uso de modelos independientes que trabajan cada vez más elevados índices de colisión, el equipo produjo imágenes que corresponden aproximadamente a la generación de polvo 10 , 100 y 1.000 veces más intensa que en el modelo original. El consiguiente aumento de polvo refleja las condiciones de cómo era el Cinturón de Kuiper hace 700 millones, 100 millones y 15 millones de años.

"Estábamos asombrados por lo que vimos ", Kuchner dijo. Con colisiones cada vez más importantes, la probabilidad de que los granos de polvo grandes sobrevivan a la deriva fuera del Cinturón de Kuiper cae bruscamente. Retrocediendo en el tiempo, el disco de polvo de la actualidad se derrumba en un anillo denso y brillante más parecido a los anillos visto alrededor de otras estrellas, especialmente Fomalhaut.

"Lo asombroso es que ya hemos visto estos anillos estrechos alrededor de otras estrellas", dijo Stark. "Uno de nuestros próximos pasos serán para simular los discos de polvo alrededor de Fomalhaut y otras estrellas para ver lo que la distribución del polvo nos habla de la presencia de planetas", señaló.