Las armonías planetarias de TRAPPIST-1 lo salvan de la destrucción

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El anuncio de la NASA del descubrimiento del sistema TRAPPIST-1 causó bastante revuelo, y con razón. Tres de sus siete planetas de un tamaño similar a la tierra se encuentran en la zona habitable de la estrella, lo que significa que pueden albergar las condiciones adecuadas para la vida. [Puedes leer la historia de ¡QFC! al respecto, aquí.]

Pero uno de los principales rompecabezas de la investigación original que describía el sistema fue que parecía ser inestable.

“Si se simula el sistema, los planetas comienzan a chocar entre sí en menos de un millón de años”, dice Dan Tamayo, un postdoctorado en el Centro de Ciencias Planetarias de la Universidad de Toronto.

“Esto puede parecer mucho tiempo, pero en realidad no es más que un abrir y cerrar de ojos astronómico. Sería demasiado afortunado para nosotros descubrir TRAPPIST-1 justo antes de que se derrumbara, así que debe haber una razón por la que se mantiene estable”.

Tamayo y sus colegas parecen haber encontrado la razón por la que no se colapsa. En una nueva investigación publicada en la revista Astrophysical Journal Letters, describen a los planetas del sistema TRAPPIST-1 como una llamada “cadena de resonancia” que puede estabilizar fuertemente el sistema.

En configuraciones resonantes, los períodos orbitales de los planetas forman relaciones de números enteros. Es un principio muy técnico, pero un buen ejemplo es la forma en que Neptuno orbita el Sol tres veces en la misma cantidad de tiempo que Plutón lo orbita dos veces. Esto es algo bueno para Plutón porque de lo contrario no existiría. Dado que las órbitas de los dos planetas se entrecruzan, si las cosas estuvieran hechas al azar chocarían, pero debido a la resonancia, las ubicaciones de los planetas entre sí se repiten.

“Hay un patrón de repetición rítmica que asegura que el sistema se mantenga estable durante un largo período de tiempo”, dice Matt Russo, post-doc en el Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica (CITA por sus siglas en inglés) que ha estado trabajando en formas creativas de visualizar el sistema.

TRAPPIST-1 lleva este principio a un nivel completamente distinto, ya que los siete planetas forman una cadena de resonancias. Para ilustrar su notable configuración, Tamayo, Russo y su colega Andrew Santaguida, junto con el estudio de animación Thought Café, con sede en Toronto, crearon una animación en la que los planetas tocan una nota de piano cada vez que pasan frente a su estrella anfitriona, y un toque de tambor cada vez que un planeta sobrepasa a su vecino más cercano.

Puesto que los períodos de los planetas son ratios simples el uno del otro, su movimiento crea un patrón de repetición constante que asemeja a la manera en que se toca la música. Simples ratios de frecuencia son también lo que hace que dos notas suenen bien cuando se tocan juntas. La aceleración de las frecuencias orbitales de los planetas en el rango auditivo humano crea una especie de sinfonía astrofísica, pero que se está reproduciendo a más de 40 años luz de distancia.

“La mayoría de los sistemas planetarios son como bandas de músicos aficionados que interpretan sus partes a diferentes velocidades”, dice Russo. “TRAPPIST-1 es diferente, es un supergrupo con los siete miembros sincronizando sus partes en tiempo casi perfecto”.

Pero, como observa Tamayo, incluso las órbitas sincronizadas no sobreviven necesariamente mucho tiempo. Por razones técnicas, la teoría del caos también requiere alineamientos orbitales precisos para asegurar que los sistemas solares permanezcan estables. Esto puede explicar por qué las simulaciones realizadas en el estudio original del descubrimiento resultaron rápidamente en la colisión de los planetas.

“No es que el sistema esté condenado, pero las configuraciones estables son muy exactas”, dice. “No podemos medir todos los parámetros orbitales suficientemente bien en este momento, así que los sistemas simulados terminaban resultando en colisiones contantemente porque las configuraciones no eran precisas”. (Sigue después del vídeo)

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Con el fin de superar esto, Tamayo y su equipo miraron al sistema no como lo es hoy, sino como pudo haberse formado originalmente. Cuando el sistema se estaba formando a raíz de un disco de gas, los planetas debieron migrar uno con relación al otro, permitiendo que el sistema se estableciera naturalmente en una configuración resonante estable.

“Esto significa que desde el principio, la órbita de cada planeta estaba afinada para armonizarla con la de sus vecinos, de la misma manera que los instrumentos son sintonizados por una banda antes de comenzar a tocar”, dice Russo. “Es por eso que la animación produce una música tan hermosa”.

El equipo probó las simulaciones utilizando el grupo de supercomputación del Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica y halló que la mayoría de las que generaban permanecían estables durante el tiempo que pudieron ejecutarlo. Esto fue alrededor de 100 veces más tiempo de lo que tardaron las simulaciones en el documento de investigación original que describe TRAPPIST-1 en descender al caos.

“Parece algo poético que esta configuración especial que pueda generar música tan notable también pueda ser responsable de la supervivencia del sistema hasta nuestros días”, dice Tamayo.

Artículo original publicado por la Universidad de Toronto. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-05-15T20:20:45+00:00