Hace miles de millones de años, una estrella pudo haber pasado increíblemente cerca de nuestro Sistema Solar, desencadenando una serie de eventos cósmicos que llevaron a la creación de las lunas alrededor de los planetas exteriores y las órbitas inusuales de los cuerpos celestes distantes. Esta nueva teoría, respaldada por más de 3000 simulaciones por computadora, fue propuesta por un equipo de científicos liderado por Simon Portegies Zwart, un profesor de simulaciones de dinámica estelar, en colaboración con investigadores de Alemania y los Países Bajos.

Los astrónomos han estado perplejos por la gran cantidad de pequeños cuerpos celestes ubicados más allá de la órbita de Neptuno, a menudo referidos como objetos transneptunianos. Estos objetos, muchos de los cuales son más grandes de 100 kilómetros de diámetro, siguen órbitas altamente inusuales alrededor del sol. Sus trayectorias a menudo están estiradas y inclinadas en ángulos extraños en comparación con las órbitas regulares, casi circulares, de los planetas. Algunos de estos objetos incluso viajan en dirección opuesta a la de los planetas, añadiendo al misterio de cómo llegaron allí y por qué sus órbitas son tan diferentes.

Para explorar este misterio, Portegies Zwart y su equipo realizaron extensas simulaciones por computadora, examinando las posibles causas de estos extraños patrones orbitales. Sus hallazgos sugieren que una estrella, con aproximadamente el 80% de la masa del sol, pasó cerca del Sistema Solar hace miles de millones de años.

Instantánea del paso estelar. Localización de las partículas de prueba en t = 200 años tras el paso por el periastrón de la estrella perturbadora. Las partículas de color turquesa indican los TNO inyectados en la región planetaria por el sobrevuelo. La estrella perturbadora atravesó el disco a una distancia de perihelio de 110 au en la parte derecha de la imagen.
Instantánea del paso estelar. Localización de las partículas de prueba en t = 200 años tras el paso por el periastrón de la estrella perturbadora. Las partículas de color turquesa indican los TNO inyectados en la región planetaria por el sobrevuelo. La estrella perturbadora atravesó el disco a una distancia de perihelio de 110 au en la parte derecha de la imagen. Crédito: Susanne Pfalzner et al.

Según su modelo, esta estrella se acercó al Sistema Solar en un ángulo de aproximadamente 70 grados y se acercó a unas 110 veces la distancia entre la Tierra y el sol, un encuentro increíblemente cercano en términos cósmicos. En comparación, Neptuno, el planeta más externo de nuestro Sistema Solar, orbita a una distancia de solo 30 veces la distancia de la Tierra al sol.

Esta estrella pasajera pudo haber tenido un impacto gravitacional significativo en el Sistema Solar, perturbando las órbitas de pequeños objetos en las regiones exteriores y enviándolos a sus trayectorias extrañas actuales. Esto explicaría por qué algunos objetos, como el planeta enano Sedna, siguen órbitas tan alargadas e inclinadas. Además, podría dar cuenta de las órbitas peculiares de objetos como 2008 KV42 y 2011 KT19, que se mueven en la dirección opuesta a la de los planetas, desafiando los patrones orbitales habituales observados en el Sistema Solar.

Pero quizás el hallazgo más sorprendente del estudio es su explicación de las lunas alrededor de los gigantes planetas exteriores: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Estos planetas tienen dos tipos distintos de lunas: lunas regulares que siguen órbitas relativamente circulares cerca de los planetas, y lunas irregulares que orbitan lejos en trayectorias estiradas e inclinadas. Hasta ahora, el origen de estas lunas irregulares ha sido un tema de debate entre los astrónomos.

Portegies Zwart y su equipo sugieren que el encuentro cercano con la estrella hace miles de millones de años pudo haber causado que algunos de los pequeños objetos en las regiones exteriores del Sistema Solar fueran lanzados hacia adentro, donde fueron capturados por la atracción gravitacional de los gigantes planetas. Estos objetos capturados se convirtieron en las lunas irregulares que observamos hoy, orbitando los planetas en caminos distantes e inclinados.

Para nuestra sorpresa, las simulaciones también ayudaron a explicar por qué Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno tienen dos tipos de lunas, dijo Portegies Zwart. Debido al paso de la estrella, algunos pequeños cuerpos celestes del exterior del Sistema Solar fueron arrojados hacia adentro y capturados por los gigantes planetas. Estos se convirtieron en las lunas irregulares que ahora orbitan lejos en trayectorias inusuales e inclinadas.

La autora principal, Susanne Pfalzner, del Forschungszentrum Jülich en Alemania, destacó la simplicidad y elegancia del modelo. La belleza de la simulación y el modelo resultante radica en su simplicidad, dijo. Responde a varias preguntas abiertas con un solo evento.

FUENTES

Universiteit Leiden

Astronomie.nl

Pfalzner, S., Govind, A. & Portegies Zwart, S. Trajectory of the stellar flyby that shaped the outer Solar System. Nat Astron (2024). doi.org/10.1038/s41550-024-02349-x

Susanne Pfalzner et al., Irregular Moons Possibly Injected from the Outer Solar System by a Stellar Flyby (2024). ApJL 972 L21. DOI:10.3847/2041-8213/ad63a6

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