En nuestro sistema solar todo parece estar meticulosamente bien ordenado: los planetas rocosos más pequeños, como Venus, la Tierra o Marte, orbitan relativamente cerca de nuestra estrella mientras que los grandes gigantes de gas y hielo, como Júpiter, Saturno o Neptuno, se mueven mucho más lejos, trazando amplias órbitas alrededor del Sol. Pero ‘ahí fuera’ esa arquitectura aparentemente inmutable no parece ser la regla general. Más bien al contrario.
En el momento de escribir estas líneas, el contador de la web Exoplanets, de la NASA, marcaba 3.921 sistemas planetarios diferentes identificados hasta ahora por los astrónomos. Y resulta que en la mayoría de ellos las cosas no funcionan de la misma forma que en nuestro sistema solar.
En dos dos estudios aparecidos en ‘Astronomy & Astrophysics’ (aquí y aquí), en efecto, investigadores de las Universidades de Berna y Ginebra y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) muestran que en cierto sentido nuestro sistema planetario es único, o por lo menos de los más raros.
«Hace más de una década -explica Lokesh Mishra, autor principal del estudio-, los astrónomos notaron, en base a las observaciones con el entonces innovador telescopio Kepler, que los planetas en otros sistemas generalmente se parecen a sus respectivos vecinos en tamaño y masa, como guisantes en una vaina. Pero durante mucho tiempo no estuvo claro si este hallazgo se debía a las limitaciones de los métodos de observación. Entonces no fue posible determinar si los planetas de cualquier sistema eran lo suficientemente similares como para caer en el tipo de ‘guisantes en una vaina’, o si por el contrario eran bastante diferentes, como sucede con nuestro propio sistema solar».
Cuatro tipos diferentes
Con objeto de averiguarlo, Mishra desarrolló un marco para determinar las diferencias y similitudes entre planetas de los mismos sistemas. Y al hacerlo, descubrió que no hay dos, sino cuatro arquitecturas posibles de sistemas planetarios: similares, ordenados, anti ordenados y mixtos. En palabras del científico, los primeros son aquellos en que «las masas de los planetas vecinos son similares entre sí».
Por su parte, «los sistemas planetarios ordenados son aquellos en los que la masa de los planetas tiende a aumentar con la distancia a la estrella, como sucede en nuestro sistema solar». Si, por el contrario, la masa de los planetas disminuye aproximadamente con la distancia a la estrella, los investigadores hablan de una arquitectura anti ordenada del sistema. Y existen, por último, arquitecturas mixtas, cuando las masas planetarias de un sistema varían mucho de un planeta a otro.
«Este marco -dice por su parte Yann Alibert, coautor del estudio- también se puede aplicar a cualquier otra medida planetaria, como el radio, la densidad o las fracciones de agua. Ahora, por primera vez, tenemos una herramienta para estudiar los sistemas planetarios en su conjunto y compararlos con otros sistemas».
Nuevas preguntas
La posibilidad de establecer comparaciones entre unos sistemas y otros, sin embargo, también suscita nuevas preguntas. ¿Qué arquitectura es la más común? ¿Qué factores controlan el surgimiento de un tipo concreto de arquitectura? Algunas de ellas se responden en el propio estudio.
En palabras de Mishra, «nuestros resultados muestran que los sistemas planetarios ‘similares’ son el tipo de arquitectura más común. Aproximadamente ocho de cada diez sistemas planetarios alrededor de estrellas visibles en el cielo nocturno tienen una arquitectura ‘similar’». La sorpresa llegó con la arquitectura ‘ordenada’, la que también incluye a nuestro sistema solar, que parece ser la clase más rara.
¿Y de qué depende que la distribución de los planetas en un sistema sea de una u otra forma? Según Mishra, hay indicios de que tanto la masa del disco de gas y polvo del que emergen los planetas, como la abundancia de elementos pesados en la estrella respectiva juegan un papel a la hora de determinar la arquitectura de un sistema solar. «A partir de discos bastante pequeños, de baja masa y estrellas con pocos elementos pesados, emergen sistemas planetarios ‘similares’ -explica Mishra-. Los discos grandes y masivos con muchos elementos pesados en la estrella dan lugar a más sistemas ordenados y anti ordenados. Y los sistemas mixtos surgen de discos de tamaño mediano. Las interacciones dinámicas entre planetas, como colisiones o eyecciones, también influyen en la arquitectura final».
«Un aspecto destacable de estos resultados -concluye Alibert- es que vincula las condiciones iniciales de la formación planetaria y estelar a una propiedad medible: la arquitectura del sistema. Entre una y otra median miles de millones de años de evolución. Por primera vez, hemos conseguido salvar esta enorme brecha temporal y hacer predicciones comprobables. Será apasionante comprobar si se cumplen».
