¿Cuándo el sol se llevó la nebulosa solar?


La historia del origen de nuestro sistema solar es bastante conocida. Dice así: el sol comenzó como una protoestrella en su «nebulosa solar» hace más de 4.500 millones de años. En el transcurso de varios millones de años, los planetas emergieron de esta nebulosa y se disipó. Por supuesto, el diablo esta en los detalles. Por ejemplo, ¿cuánto duró exactamente el disco protoplanetario que dio origen a los planetas? Un artículo reciente enviado al Journal of Geophysical Research analiza más de cerca la guardería planetaria. En particular, muestra cómo el magnetismo de los meteoritos ayuda a contar la historia.

Sobre esa nebulosa solar

Hace unos 5 mil millones de años, nuestro vecindario de la galaxia era una nebulosa hecha de gas hidrógeno y algo de polvo. Eso proporcionó las semillas de lo que se convirtió en nuestro sistema solar. De alguna manera, una parte de esta nube molecular comenzó a acumularse sobre sí misma. Tal vez una estrella que pasaba envió ondas de choque y ondas a través del polvo y provocó que se comprimiera. O tal vez una supernova cercana hizo el hecho. Pase lo que pase, comenzó el proceso de nacimiento de la protoestrella que finalmente se convirtió en el sol.

Impresión artística de la nebulosa solar. Los astrónomos estudian los restos de la formación del sistema solar que una vez existieron en esta nube para comprender las condiciones en ese momento. Quieren saber cuánto duró después de la formación del sistema solar. Crédito: NASA

Durante su proceso de nacimiento, el sol infantil en su cuna de nacimiento pasó por lo que se llama la fase T Tauri. Sopló vientos extremadamente calientes llenos de protones y átomos de helio neutro hacia el espacio. Al mismo tiempo, parte del material seguía cayendo sobre la estrella.

Mientras todo eso sucedía, la nube estaba en movimiento y se aplanaba como un panqueque. Piense en ello como un disco de acreción que alimenta material al centro donde se estaba formando la estrella. No solo estaba lleno de semillas de planetas, sino que también estaba enhebrado con un campo magnético. Este disco activo es donde se formaron los planetas. Comenzaron como montones de polvo, que se pegaron entre sí para convertirse en rocas del tamaño de un guijarro. Esas rocas chocaron entre sí para formar conglomerados cada vez más grandes llamados planetesimales. Éstos, a su vez, chocan y forman planetas. Ese es el resumen ejecutivo de la formación del sistema solar. Pero, para obtener más detalles, los científicos tienen que cavar un poco más.

Estudiando rocas de la nebulosa solar

Una vez que nacieron los planetas, ¿qué pasó con el resto de la nebulosa? En 2017, el científico planetario Huapei Wang y sus colaboradores informaron sobre sus estudios de meteoritos que se remontan a esa época. Descubrieron que la nebulosa solar se había aclarado unos cuatro millones de años después de la formación del sistema solar.

Un equipo de científicos, dirigido por Cauê S. Borlina de la Universidad Johns Hopkins y el MIT, se preguntó si el sistema se despejó de una sola vez. ¿O sucedió en dos escalas de tiempo separadas? Para responder a eso, el equipo recurrió a una característica llamada «paleomagnetismo de nebulosa solar». Esa es una forma elegante de decir que había un campo magnético en la nebulosa. Los meteoritos formados en la nebulosa en ese momento (llamados condritas carbonáceas) contienen huellas de ese campo. Borlina y el equipo especularon que había un calendario para el sistema solar interior y otro para las regiones exteriores. Pero, ¿cómo saber con certeza cuál era ese horario? Esas huellas de campo magnético contenían algunas pistas.

Las rocas que se formaron en la nebulosa deberían mostrar una huella magnética que refleje los campos magnéticos de la época. Los que se formaron después de que la nebulosa se despejó no mostrarían mucha (o ninguna) huella magnética. Registrarían el magnetismo (o la falta de él) de ese tiempo y lugar.

Magnetismo en rocas primordiales

El equipo de Borlina estudió meteoritos encontrados en la Antártida a fines de 1977/78 y 2008. Esas rocas están hechas de un material primordial llamado «condrita carbonácea» que se formó temprano en la historia del sistema solar. El equipo se centró en la magnetita (un mineral de óxido de hierro) que se encuentra en cada muestra. La magnetita «graba» lo que se llama «magnetización remanente» impuesta por la presencia del campo local. Luego, compararon con otros estudios paleomagnéticos de ciertas rocas llamadas «angritas» que no estaban magnetizadas. Presumiblemente, estos se formaron después de que la nebulosa solar (y sus campos magnéticos intrínsecos) se disiparan.

El análisis posterior dio un marco de tiempo para limpiar el sistema solar interior y exterior. Para la región interior (1-3 AU, aproximadamente desde la órbita de la Tierra hasta el límite exterior del Cinturón de Asteroides), el equipo encontró que la disipación de la nebulosa ocurrió alrededor de 3,7 millones de años después de la formación del sistema solar. El sistema solar exterior tardó otros 1,5 millones de años en despejarse.

Eso cuadra con la estimación anterior de alrededor de 4 millones de años para el barrido completo. El próximo paso será obtener edades más precisas de los meteoritos en general. Eso debería ayudar a los científicos a poner algunas restricciones más definidas en la línea de tiempo de disipación real. En particular, el equipo quiere realizar más trabajo experimental en muestras de magnetita en diferentes familias de estas condritas. Eso les permitirá averiguar exactamente cuándo las rocas adquirieron las huellas de los campos magnéticos.

Implicaciones para otros sistemas solares

La idea de usar rocas para «fechar» la nebulosa solar y su disipación tiene implicaciones para los discos protoplanetarios alrededor de otras estrellas. Sugiere que la mayoría de estos discos pasan por una evolución de dos escalas de tiempo. Combine eso con trabajos anteriores que muestran que los discos protoplanetarios tienen subestructuras, y ahora tenemos más información sobre las condiciones caóticas poco después del nacimiento de nuestro sol y planetas.

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