El Sistema Solar parecía casi intocable a largo plazo, pero las estrellas cercanas pueden acortar drásticamente su estabilidad
La tranquilidad de saber que ningún ser humano actual asistirá al final del orden planetario no convierte ese orden en eterno. El Sistema Solar tiene fecha de caducidad, aunque quede tan lejos que preocuparse por ella resulte bastante absurdo.
Lo interesante es que esa fecha podría estar mucho más cerca de lo que los astrónomos habían calculado hasta ahora. Y el cambio no afecta únicamente al Sol, cuyo destino ya se conoce desde hace tiempo, sino también a los planetas gigantes que giran a su alrededor.
Los planetas gigantes podrían perder su estabilidad orbital
Una investigación publicada en The Astrophysical Journal Letters calcula que la arquitectura de los planetas gigantes podría deshacerse mucho antes de lo previsto. Konstantin Batygin y Jim Fuller, investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech), y Fred Adams, investigador de la Universidad de Míchigan, han simulado cómo afectarán las futuras expulsiones de materia solar a las órbitas.
Sus resultados apuntan a una elevada probabilidad de inestabilidad en los 3.000 millones de años posteriores a la formación de la enana blanca, el pequeño núcleo estelar que quedará cuando haya agotado su combustible y expulsado sus capas exteriores.
La estabilidad del Sistema Solar preocupaba ya al físico y matemático Isaac Newton, que temía que las interacciones gravitatorias acabaran alterando el movimiento planetario. Pierre-Simon Laplace y Joseph-Louis Lagrange defendieron después, mediante cálculos matemáticos, que esas perturbaciones podían mantenerse dentro de ciertos límites. Los modelos informáticos posteriores atribuyeron a los gigantes gaseosos una estabilidad cercana a un trillón de años, siempre bajo determinadas condiciones.
Las observaciones del telescopio espacial Gaia han proporcionado una pista sobre un fenómeno que aquellos modelos trataban de otra manera. Algunas enanas blancas recién formadas presentan velocidades adicionales de unos 0,75 kilómetros por segundo.
Los investigadores relacionan esos desplazamientos con expulsiones desiguales de gas, capaces de empujar ligeramente a la estrella en distintas direcciones. Las observaciones de envolturas de polvo fragmentadas alrededor de estrellas evolucionadas respaldan la posibilidad de una pérdida de materia irregular.
Miles de expulsiones solares alterarían las trayectorias planetarias
El Sol atravesará una fase de gigante roja dentro de unos 5.000 millones de años y perderá aproximadamente el 46% de su masa. Si ese proceso transcurriera gradualmente, la menor atracción gravitatoria permitiría que las órbitas planetarias aumentaran su tamaño alrededor de 1,85 veces. Por ejemplo, Neptuno pasaría de unos 4.500 millones de kilómetros a aproximadamente 8.300 millones. Más de 60 simulaciones realizadas bajo ese supuesto mantuvieron la estabilidad del sistema.
El escenario cambia cuando la pérdida de materia ocurre mediante expulsiones separadas, cada una con una dirección y un momento diferentes. El modelo de referencia contempla unas 4.600 emisiones, con aproximadamente 0,0001 masas solares por episodio. Cada una provoca un pequeño desplazamiento estelar, cuya velocidad mediana ronda los siete metros por segundo. Esos movimientos sucesivos modifican las condiciones gravitatorias que experimentan los planetas a lo largo de sus recorridos.
Las simulaciones que distribuyen las expulsiones por toda la evolución de gigante roja registraron cruces orbitales en 37 de los 48 casos de referencia. En 19 de ellos ya había ocurrido una dispersión violenta o una desintegración de la configuración antes de completarse la transformación estelar. Tras prolongar los cálculos otros 3.000 millones de años, la proporción de sistemas inestables alcanzó el 96%. En la variante que limita las expulsiones a la fase final, llegó al 83%.
Las perturbaciones también pueden modificar las relaciones entre los periodos orbitales de los gigantes gaseosos y producir movimientos sincronizados entre determinadas parejas. Júpiter y Saturno podrían establecer una resonancia 5:2, mientras Urano y Neptuno podrían adoptar una proporción 2:1. En ocho de 672 simulaciones aparecieron simultáneamente ambas configuraciones. Sin embargo, estas relaciones no garantizaron una mayor supervivencia de los sistemas afectados.
La cantidad de materia expulsada determinará las consecuencias
La intensidad del fenómeno depende principalmente de cuánta materia expulse el Sol en cada episodio, una cantidad todavía desconocida para su evolución futura. Los autores reconocen que el modelo está mejor fundamentado para las etapas finales de la gigante roja y que sus simulaciones incluyen únicamente los cuatro planetas exteriores. Por tanto, el trabajo no permite establecer el destino de la Tierra.
Los resultados también ofrecen una posible explicación para la presencia de planetas errantes y para ciertos sistemas observados alrededor de enanas blancas. Las perturbaciones podrían expulsar mundos al espacio interestelar o desplazar gigantes gaseosos hacia órbitas muy distintas de las originales. Estudiar esos sistemas permitirá comprobar si las estrellas pierden realmente sus envolturas mediante miles de episodios separados.