Protoplaneta

Un protoplanet sobreviviente, Vesta

Un protoplaneta es un gran embrión planetario que se originó dentro de un disco protoplanetario y ha sufrido una fusión interna para producir un interior diferenciado. Se cree que los protoplanetas se forman a partir de planetesimales del tamaño de un kilómetro que se perturban gravitacionalmente entre sí y chocan, fusionándose gradualmente en los planetas dominantes.

La hipótesis planetesimal

Un planetesimal es un objeto formado por polvo, roca y otros materiales, que mide desde metros hasta cientos de kilómetros de tamaño. Según la hipótesis planetesimal de Chamberlin-Moulton y las teorías de Viktor Safronov, un disco protoplanetario de materiales como gas y polvo orbitaría una estrella al principio de la formación de un sistema planetario. La acción de la gravedad sobre dichos materiales forma trozos cada vez más grandes hasta que algunos alcanzan el tamaño de planetesimales.

Se cree que las colisiones de planetesimales crearon unos cientos de embriones planetarios más grandes. En el transcurso de cientos de millones de años, chocaron entre sí. Se desconoce la secuencia exacta en la que los embriones planetarios chocaron para ensamblar los planetas, pero se cree que las colisiones iniciales habrían reemplazado a la primera 'generación'. de embriones con una segunda generación compuesta por menos embriones pero más grandes. Estos, a su vez, habrían colisionado para crear una tercera generación de menos embriones pero incluso más grandes. Eventualmente, solo quedaron un puñado de embriones, que chocaron para completar el ensamblaje de los planetas propiamente dichos.

Los primeros protoplanetas tenían más elementos radiactivos, cuya cantidad se ha reducido con el tiempo debido a la descomposición radiactiva. El calentamiento debido a la radiactividad, el impacto y la presión gravitatoria derritió partes de los protoplanetas a medida que crecían hasta convertirse en planetas. En las zonas fundidas, sus elementos más pesados se hundieron hacia el centro, mientras que los elementos más ligeros subieron a la superficie. Tal proceso se conoce como diferenciación planetaria. La composición de algunos meteoritos muestra que la diferenciación tuvo lugar en algunos asteroides.

Evidencia en el Sistema Solar

En el caso del Sistema Solar, se cree que las colisiones de planetesimales crearon unos cientos de embriones planetarios. Dichos embriones eran similares a Ceres y Plutón con masas de aproximadamente 10²² a 10²³ kg y tenían unos pocos miles de kilómetros de diámetro.

Según la hipótesis del impacto gigante, la Luna se formó a partir de un impacto colosal de un protoplaneta hipotético llamado Theia con la Tierra, al principio de la historia del Sistema Solar.

En el Sistema Solar interior, los tres protoplanetas que sobrevivieron más o menos intactos son los asteroides Ceres, Pallas y Vesta. Psyche es probablemente la sobreviviente de un violento atropello y fuga con otro objeto que despojó a las capas exteriores y rocosas de un protoplaneta. El asteroide Metis también puede tener una historia de origen similar a la de Psyche. El asteroide Lutetia también tiene características que se asemejan a un protoplaneta. Los planetas enanos del cinturón de Kuiper también se conocen como protoplanetas. Debido a que se han encontrado meteoritos de hierro en la Tierra, se considera probable que alguna vez hubo otros protoplanetas con núcleo metálico en el cinturón de asteroides que desde entonces han sido interrumpidos y que son la fuente de estos meteoritos.

Protoplanetas observados

En febrero de 2013, los astrónomos realizaron la primera observación directa de la formación de un posible protoplaneta en un disco de gas y polvo alrededor de una estrella distante, HD 100546. Las observaciones posteriores sugieren que varios protoplanetas pueden estar presentes en el disco de gas.

Otro protoplaneta, AB Aur b, puede estar en la primera etapa observada de formación de un gigante gaseoso. Se encuentra en el disco de gas de la estrella AB Aurigae. AB Aur b se encuentra entre los exoplanetas más grandes identificados y tiene una órbita distante, tres veces más lejos que Neptuno del sol de la Tierra. Las observaciones de AB Aur b pueden desafiar el pensamiento convencional sobre cómo se forman los planetas. Fue visto por el Telescopio Subaru y el Telescopio Espacial Hubble.

Los protoplanetas podrían causar anillos, huecos, espirales, concentraciones de polvo y sombras en los discos protoplanetarios. Estas estructuras no se comprenden completamente y, por lo tanto, no se consideran una prueba de la presencia de un protoplaneta.

Una nueva forma emergente de estudiar el efecto de los protoplanetas en el disco son las observaciones de líneas moleculares de los discos protoplanetarios en forma de mapas de velocidad del gas. HD 97048 b es el primer protoplaneta detectado por cinemática de disco en forma de una torcedura en el mapa de velocidad del gas. Otros discos como alrededor de IM Lupi o HD 163296 muestran torceduras similares en su mapa de velocidad de gas. Otro exoplaneta candidato, llamado HD 169142 b, fue fotografiado directamente por primera vez en 2014. HD 169142 b también muestra múltiples líneas de evidencia para ser un protoplaneta.