Resuelven el misterio de los 'planetas desaparecidos' de nuestra galaxia

Pero esas estadísticas encierran dos misterios. El primero es la aparente falta de mundos con radios intermedios, de aproximadamente 1,8 veces el radio terrestre. Conocido como el problema del 'valle del radio', ese hueco en la presencia de planetas de un cierto tamaño es especialmente significativo en los hallazgos del ya veterano Telescopio Espacial Kepler, responsable del descubrimiento de más de 2.600 exoplanetas. Inexplicablemente, esos mundos de radio intermedio están muy escasamente representados.

El segundo misterio, conocido como 'guisantes en una vaina' se refiere al no menos inexplicable hecho de que resulta muy común encontrar planetas vecinos con tamaños muy similares en ciertos sistemas planetarios. Esos mundos se alinean en sus órbitas de forma armoniosa y ordenada, formando una línea a la que deben su nombre.

Ahora, un grupo internacional de investigadores liderado por André Izidoro, científico del proyecto CLEVER (Cycles of Life-Essential Volatile Elements in Rocky Planets), de la Universidad de Rice en Houston, ha conseguido poner a punto un modelo que refleja cómo se relacionan las fuerzas que actúan sobre los planetas recién formados y que podría explicar ambos misterios. En otras palabras, la solución a los dos enigmas enigmas estaría en los movimientos que los planetas hacen durante sus primeros años de existencia, y en cómo a menudo chocan entre sí. El trabajo se acaba de publicar en 'The Astrophysical Journal Letters'.

Los investigadores utilizaron una supercomputadora para reproducir el modo en que los planetas migran de un lugar a otro hasta encontrar su emplazamiento y ejecutaron la simulación para estudiar un periodo que abarca los primeros 50 millones de años de la historia de un sistema planetario. En su modelo, los discos protoplanetarios de gas y polvo (los discos de materia que rodean a las estrellas recién nacidas y que dan origen a los planetas) también interactúan con los planetas en migración, acercándolos a sus estrellas madre y 'encerrándolos' en cadenas orbitales resonantes.

Se producen resonancias orbitales cuando dos o más cuerpos en órbita se influyen gravitacionalmente entre sí a intervalos regulares, algo que puede estabilizar, pero también desestabilizar una órbita planetaria. Para entenderlo, pensemos en un niño que se columpia con un periodo exacto de dos segundos. Si su padre le empuja a intervalos irregulares, la oscilación del columpio puede ser tanto mayor como menor. Pero si lo hace exactamente cada dos segundos, conseguirá sin duda que el niño se columpie más fuerte. El mismo efecto aplicado a los 'tirones' y 'empujones' gravitatorios de los planetas de un sistema se conoce como resonancia orbital.

Pero tras unos pocos millones de años, los discos protoplanetarios se disipan, y la falta de su influjo gravitatorio hace que los planetas ya formados migren a nuevas órbitas, provocando inestabilidades que pueden incluso provocar la colisión de dos o más mundos entre sí. Si bien los modelos de migración planetaria se han utilizado para estudiar sistemas planetarios que retuvieron resonancias orbitales, estos hallazgos representan una novedad para los astrónomos.

En palabras de Izidoro, «creo que somos los primeros en explicar el valle del radio utilizando un modelo de formación de planetas y evolución dinámica que explica de manera coherente múltiples limitaciones de las observaciones. También podemos demostrar que un modelo de formación de planetas que incorpora impactos gigantes es consistente con la característica de exoplanetas de guisantes en una vaina».

El estudio actual se basa en trabajos anteriores de Izidoro y otros miembros del proyecto CLEVER. Hace un año, en efecto, en un artículo aparecido en Nature Astronomy, utilizaron un modelo de migración que mostraba cómo estos 'guisantes en una vaina' podrían haber conservado su estructura orbital armoniosa a pesar de las colisiones causadas por la migración planetaria. En aquél estudio tomaron como referencia el sistema de siete planetas de TRAPPIST 1, y sus resultados indicaron que las colisiones en ese sistema son comparables al gran impacto que creó el sistema Tierra-Luna.

«La migración de planetas jóvenes hacia sus estrellas anfitrionas -explica Izidoro- genera superpoblación y, con frecuencia, provoca colisiones cataclísmicas que despojan a los planetas de sus atmósferas ricas en hidrógeno. Eso significa que los impactos gigantes, como el que formó nuestra luna, son probablemente un resultado genérico de la formación de planetas».

Teniendo en cuenta esos datos, Izidoro y sus colegas sugieren en el nuevo estudio que, al formarse, los planetas vienen en dos variantes que coinciden con las observaciones: por un lado, mundos rocosos que son cerca de un 50% más grandes que la Tierra (super Tierras); y por otro planetas ricos en hielo y agua que tienen aproximadamente 2,5 veces el tamaño de la Tierra (mini Neptunos).

Según Izidoro, sus resultados son consistentes con nuevas observaciones que sugieren que las súper Tierras y los mini-Neptunos no son exclusivamente planetas secos y rocosos. Toda una oportunidad, pues, para que el flamante Telescopio Espacial James Webb ponga de nuevo a prueba sus capacidades y lleve a cabo nuevas y detalladas observaciones de los sistemas de exoplanetas.