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Sistema solar

Por qué Urano gira de costado

Colisiones con dos grandes objetos habrían hecho que el eje de rotación del planeta se inclinase 98 grados

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Uno de los grandes dilemas sin respuesta de la astronomía del sistema solar puede haber sido resuelto por un equipo internacional de cinco investigadores, incluido un brasileño. Mediante simulaciones computacionales, el grupo encabezado por el italiano Alessandro Morbidelli, del Observatorio Côte d’Azur, en Niza, Francia, obtuvo indicios de que la inclinación anormal del eje de rotación de Urano no se debe solamente a una gran colisión con un cuerpo del tamaño de la Tierra, tal como se creía, sino a dos choques con objetos de un tamaño significativo. El planeta gira alrededor de un eje cuya inclinación es de 97,7 grados en relación con el plano de su órbita alrededor del Sol. Esos dos encontronazos habrían ocurrido en distintos momentos del proceso de nacimiento de Urano. “Y explicarían por qué Urano rota acostado”, dice Rodney Gomes, del Observatorio Nacional (ON), con sede en Río de Janeiro, uno de los autores del estudio. La nueva hipótesis, presentada en octubre, en el marco del Congreso Europeo de Ciencia Planetaria, en Nantes, Francia, puede modificar la concepción que se tenía de la fase inicial de conformación del sistema solar.

Los planetas comenzaron a formarse hace 4.500 millones de años a partir de un disco de gas y polvo girando alrededor del Sol. Durante sus primeros millones de años, el material del disco se fue aglutinando, formando cuerpos cada vez mayores con proporciones similares a las de asteroides y cometas, los denominados planetesimales. Mediante colisiones entre sí, los planetesimales siguieron creciendo, hasta originar embriones planetarios, cuerpos con dimensiones similares a las de los planetas actuales. Algunos de esos embriones capturaron rápidamente el gas del disco, que se disipó durante los primeros millones de años, originando los planetas gaseosos gigantes y los de hielo. Los embriones restantes del interior del sistema solar siguieron chocándose entre sí, hasta formar los planetas rocosos. Este escenario implica que todos los planetas nacieron orbitando en el plano de ese disco primigenio, con el eje de rotación sobre sí mismo perpendicular a ese plano. Sin embargo, posteriores colisiones entre planetas, planetesimales y embriones planetarios restantes, habrían desviado sus ejes de esa forma. El eje de rotación de la Tierra, por ejemplo, se encuentra inclinado alrededor de 23 grados. En tanto, Urano representa un caso extremo, con una inclinación de casi 98 grados. Por eso sus polos norte y sur se ubican en los costados de la esfera planetaria en lugar de arriba y abajo.

Desde los años 1960, los científicos consideran que esa inclinación acentuada sería fruto de una violenta colisión entre Urano y un gran embrión planetario. Pero siempre hubo un escollo con esa explicación: las decenas de lunas y anillos de Urano también giran en torno del eje de rotación extremadamente inclinado del planeta. Los críticos de la hipótesis sostienen que durante una colisión tan abrupta no habría tiempo para que esos anillos y satélites hubiesen acompañado la inclinación de Urano. Deberían haber permanecido en un plano orbital menos oblicuo.

Para explicar esta divergencia, los astrofísicos Gwenaël Boué y Jacques Laskar, del Observatorio de París, postularon en 2009 una teoría alternativa. Según ellos, Urano habría tenido en el pasado una luna enorme, del tamaño de la Tierra. La presencia del satélite masivo habría hecho que el movimiento de precesión del eje de rotación del planeta, similar a la oscilación producida por un trompo girando, se ampliase paulatinamente, de forma tal que, en función de una serie de interacciones, condujese al planeta a “acostarse” lentamente. Esta inclinación sería un proceso tan gradual que los anillos y demás satélites siguieron al ecuador del planeta.

Caos en el sistema solar
El problema parecía resuelto hasta que Morbidelli y Gomes decidieron estudiar la teoría en detalle. El año pasado, ellos se toparon con una contradicción. Según sus cálculos, la misma influencia gravitatoria del hipotético satélite que poco a poco habría inclinado a Urano atraería a los demás satélites y anillos en tal forma que impediría que éstos siguieran al planeta en su inclinación. La teoría de los franceses, por lo tanto, no funcionaba.

Los científicos decidieron retomar la idea de una colisión primigenia, aunque con modificaciones. Construyeron simulaciones de las interacciones gravitatorias que habrían ocurrido si un cuerpo del tamaño de la Tierra hubiese chocado con Urano en sus albores, cuando sus satélites y sus anillos todavía no se habían formado a partir de un disco de gas y polvo. El impacto habría inclinado a Urano y los restos de la colisión produjeron un segundo disco alrededor de su ecuador. La influencia gravitatoria del disco interno habría hecho que el material del primer disco se esparciese como una “rosquilla”, técnicamente denominada toro, circundando el ecuador de Urano. Con el tiempo, el disco interno habría sido asimilado por el planeta y el toro se habría achatado formando otro disco, a partir del cual se originaron las lunas y los anillos.

Este escenario explica el eje acostado de Urano, excepto por un detalle: las lunas originadas en las simulaciones giraban en sentido opuesto a la rotación de Urano, que es antihoraria. Para que el resultado del modelo computacional coincidiera con la realidad del sistema solar, los investigadores descubrieron que Urano debería haber sufrido otra colisión con otro embrión planetario. Ese choque debería haber ocurrido antes de aquél que habría inclinado tanto al eje del planeta como al disco que dio origen a sus lunas y anillos. “Si ocurrieron dos colisiones de esa índole, deberían haber existido varios embriones planetarios del tamaño de la Tierra en las proximidades de Urano en aquella época”, dice Gomes.

“Resulta una idea interesante y completamente probable”, comenta el astrofísico brasileño Wladimir Lyra, del Museo Americano de Historia Natural, en Nueva York. “Las investigaciones revelan que el sistema solar era un sitio caótico en sus comienzos. Existió mucha interacción entre los protoplanetas. Los ocho planetas que vemos actualmente son sólo los ‘ganadores’ en una batalla que vencieron a costa de algunas cicatrices”.

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