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¿Cuál es el número máximo de planetas que podrían orbitar alrededor del sol?

Impresión de un artista de los planetas del sistema solar, no a escala.Crédito de la imagen: Shutterstock

El sistema solar contiene ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, todos los cuales giran alrededor del sol debido a su intensa atracción gravitacional. Pero, ¿es este el número máximo de planetas que pueden orbitar alrededor del sol? ¿O hay espacio para más?

En comparación con otros sistemas planetarios conocidos, el sistema solar contiene una cantidad inusualmente alta de planetas. En total, hay 812 sistemas planetarios conocidos con tres o más planetas confirmados, y solo otro sistema conocido, Kepler-90, que contiene comotantos planetas como el sistema solar, según La Enciclopedia de los Planetas Extrasolares.

Existe una buena posibilidad de que muchos de estos sistemas tengan pequeños planetas internos que no podemos detectar, por lo que es poco probable que el sistema solar sea en realidad el sistema planetario más poblado de nuestro vecindario cósmico. Pero destaca que ocho planetas pueden sercerca del límite superior de cuán grande puede crecer naturalmente un sistema planetario.

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Por lo tanto, para calcular la capacidad máxima absoluta de los planetas que orbitan alrededor del sol, debemos pasar al ámbito de lo teórico, ignorando algunos de los factores naturales que pueden limitar la cantidad de planetas que se pueden formar. Una de las mejores maneras de hacerloeso es diseñar, o ingeniero, un nuevo sistema solar desde cero.

Ingeniería de un sistema solar

"Cuando se habla de cuántos planetas podría haber en un sistema planetario, hay muchos aspectos diferentes que debe considerar", dijo Sean Raymond, astrónomo del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos en Francia que se especializa en sistemas planetarios, dijoRitmo89.

La estructura de un sistema planetario es el resultado de una serie de factores complejos, dijo Raymond, incluido el tamaño de la estrella, el tamaño de los planetas, el tipo de planetas por ejemplo, planetas rocosos o gigantes gaseosos, elnúmero de lunas que orbitan cada planeta, la ubicación de grandes asteroides y cometas como los que se encuentran en el cinturón de asteroides entre Júpiter y Marte y en el cinturón de Kuiper más allá de Neptuno, la dirección de las órbitas de los planetas y la cantidad de material sobrante de la formación del sol para crear los planetas. Tambiéntoma cientos de millones de años de colisiones intensas y tira y afloja gravitacional entre planetas para que un sistema se asiente en una configuración estable.

Sin embargo, si fuéramos una civilización súper avanzada con tecnología y recursos que excedieran con creces nuestras capacidades actuales, sería posible sortear muchas de estas limitaciones y diseñar un sistema solar repleto con la mayor cantidad de planetas, dijo Raymond.

En este sistema solar diseñado teóricamente, podríamos suponer que no había límite en los materiales disponibles para crear planetas y que podrían producirse artificialmente y colocarse a voluntad. También sería posible eliminar lunas, asteroides, cometas y otrosobstrucciones que podrían complicar las cosas. Las únicas limitaciones serían que el gravedadque los planetas y el sol ejercen serían los mismos que normalmente serían y que los planetas tendrían que orbitar alrededor del sol en una configuración estable sin interferir entre sí.

Un planeta se define como un cuerpo celeste que a está en órbita alrededor del sol, b tiene suficiente masa para lograr el equilibrio hidrostático haciéndolo redondo en forma y c ha limpiado la vecindad alrededor de su órbita de escombros, siendo esta última la razón por la cual Plutón no es considerado un verdadero planeta, según el Unión Astronómica Internacional.

La interpretación de un artista de los exoplanetas que orbitan una estrella distante.Crédito de la imagen: Shutterstock

El tamaño importa

En un sistema solar diseñado, la cantidad máxima de planetas está limitada por la cantidad de órbitas planetarias que puede colocar alrededor del sol antes de que comiencen a volverse inestables.

"Cuando un sistema planetario se vuelve inestable, las órbitas de los planetas comienzan a cruzarse entre sí, lo que significa que pueden chocar entre sí o simplemente dispersarse gravitacionalmente", donde los planetas se lanzan alrededor de otros planetas y son catapultados fuera del sistema, dijo Raymond.

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La distancia mínima segura entre las órbitas de diferentes planetas en un sistema estable depende del tamaño de cada planeta o, más exactamente, de su radio Hill. El radio Hill de un planeta es la distancia entre el planeta y el borde de su esfera de influencia,dentro del cual los objetos con una masa más pequeña se verán afectados por su gravedad, como el luna orbitando la Tierra.

Impresión artística de dos planetas chocando entre sí.Crédito de la imagen: Shutterstock

Los planetas más masivos ejercen una fuerza gravitacional más fuerte, lo que significa que tienen un mayor radio de Hill. Por eso, la distancia entre las órbitas de la Tierra y Marte, que es de alrededor de 48,65 millones de millas 78,3 millones de kilómetros, es unas siete veces menorque la distancia entre las órbitas de Marte y Júpiter, que es de alrededor de 342,19 millones de millas 550,7 millones de km, según NASA.

Por esta razón, el número de órbitas que podrían caber dentro del sistema solar depende predominantemente del tamaño de los planetas, dijo Raymond. Por ejemplo, Júpiter es unas 300 veces más masivo que la Tierra, lo que significa que su radio Hill es de alrededor10 veces más grande, dijo Raymond. Esto significa que 10 órbitas terrestres separadas podrían caber en el mismo espacio ocupado por la órbita actual de Júpiter.

Por lo tanto, para maximizar la cantidad de planetas en un sistema, debe hacer que los planetas sean lo más pequeños posible.

Direcciones opuestas

El tamaño de los planetas es la clave para maximizar la cantidad de órbitas que podrían caber en un sistema de ingeniería. Sin embargo, hay otro truco inteligente que podríamos explotar para agregar algunas órbitas adicionales independientemente del tamaño del planeta: cambiar la direcciónen el que se mueven alrededor del sol.

En el sistema solar actual, cada planeta orbita en la misma dirección alrededor del sol. Esto se debe a que los planetas se formaron a partir de una gran nube de polvo que gira en la misma dirección alrededor del sol. Sin embargo, en nuestro sistema solar diseñado, seríaEs posible que haya planetas que orbiten alrededor del Sol en dirección opuesta, conocidas como órbitas retrógradas, dijo Raymond. Sin embargo, esta idea es algo fantasiosa; es probable que las órbitas retrógradas no existan en la naturaleza debido a la forma en que se forman los planetas.

Dicho esto, si dos planetas giraran alrededor del sol en dirección opuesta, las fuerzas gravitatorias entre ellos se debilitarían ligeramente y la distancia mínima segura entre sus órbitas podría reducirse.

"Si dos planetas en diferentes órbitas van en la misma dirección, entonces tienen más tiempo para encontrarse cuando pasan, lo que crea una patada gravitatoria más grande", dijo Raymond. "Sin embargo, si van en laen dirección opuesta, se superan e interactúan por un período de tiempo más corto", lo que significa que pueden estar más cerca sin colisionar o dispersarse.

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Por lo tanto, si hiciéramos que todas las demás órbitas de nuestro sistema de ingeniería fueran una órbita retrógrada, como un carrusel donde las personas adyacentes se mueven en direcciones opuestas, podríamos minimizar el espacio necesario entre cada órbita y, al hacerlo, introducir planetas adicionales.

Compartiendo órbitas

Hasta este punto, hemos asumido que cada órbita en nuestro sistema solar diseñado contiene solo un planeta. Sin embargo, en realidad es posible tener múltiples planetas que comparten una órbita, dijo Raymond. Y podemos ver un ejemplo de esto en nuestrosistema solar actual.

Júpiter tiene dos grupos de asteroides, conocidos como los griegos y los troyanos, que comparten su órbita. Estos grupos están ubicados alrededor de 60 grados por delante y por detrás del gigante gaseoso mientras orbita alrededor del sol, dijo Raymond. Sin embargo, los astrónomos piensanes posible que los planetas compartan órbitas de manera similar. Han llamado a estos mundos teóricos planetas troyanos.

"La gente está buscando activamente ejemplos de estos planetas troyanos entre los sistemas de exoplanetas porque se espera que se formen de forma natural", dijo Raymond. Sin embargo, agregó que aún no se ha observado ninguno.

Si queremos maximizar la cantidad de planetas en nuestro sistema solar diseñado, querremos tener la mayor cantidad posible de estos planetas troyanos. Sin embargo, al igual que con la cantidad de órbitas que puede colocar alrededor del sol, la cantidad delos planetas que puede encajar en una órbita deben estar lo suficientemente espaciados para permanecer estables.

Un diagrama que muestra 42 planetas del tamaño de la Tierra que comparten una sola órbita.Crédito de la imagen: Sean Raymond

En un estudio publicado en 2010 en la revista Mecánica Celeste y Astronomía Dinámica, un par de astrónomos utilizaron los radios de Hill para calcular cuántos planetas podrían compartir una órbita. Descubrieron que sería posible tener hasta 42 planetas del tamaño de la Tierra compartiendo una sola órbita. Además, al igual que con el númerode órbitas en un sistema, cuanto más pequeños son los planetas, más cabría en la misma órbita, dijo Raymond.

Por supuesto, las posibilidades de que tantos planetas compartan naturalmente una sola órbita son prácticamente nulas, porque cada planeta tendría que tener exactamente el mismo tamaño y haberse formado al mismo tiempo para ser estable, dijo Raymond. Pero en un sistema solar diseñadosistema, este nivel de estructura coorbital sería posible y aumentaría en gran medida el número de planetas que podríamos apretar.

Un diagrama que muestra el número de órbitas y planetas troyanos disponibles debido al tamaño del planeta; una décima parte del tamaño de la Tierra izquierda, planetas del tamaño de la Tierra centro, planetas diez veces más grandes que la Tierra derecha.Crédito de la imagen: Sean Raymond

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Máximo teórico

Ahora que entendemos las variables clave que necesitamos para diseñar un sistema solar repleto de planetas, finalmente es hora de calcular los números y ver cuántos planetas caben en él.

Afortunadamente, Raymond ya ha hecho esto por nosotros usando simulaciones por computadora que él creó; se pueden ver con más detalle en su blogPlanetaPlaneta. Sin embargo, es importante tener en cuenta que, aunque estos cálculos se basan en teorías que los astrónomos usan para crear simulaciones legítimas, estos modelos no están revisados ​​por pares y deben considerarse con una pizca de escepticismo juguetón.

Para maximizar la cantidad de planetas, el sistema de ingeniería de Raymond se extiende a 1,000 unidades astronómicas AU del sol. Una AU es la distancia promedio desde el sol hasta la órbita de la Tierra, que es de aproximadamente 93 millones de millas o 150 millones de km. Actualmente, el borde definido del sistema solar, también conocido como heliosfera, está a unas 100 UA del sol, según Agencia Espacial Europea, pero la influencia gravitacional del sol puede extenderse mucho más. Además, el modelo de Raymond usa planetas del mismo tamaño con órbitas retrógradas alternas.

Un diagrama que muestra la cantidad máxima de planetas del tamaño de la Tierra que orbitan alrededor del sol 57 órbitas, cada una con 42 planetas. Las líneas azules muestran órbitas regulares y las líneas rojas muestran órbitas retrógradas.Crédito de la imagen: Sean Raymond

Tomando todo esto en cuenta, si usaste planetas del tamaño de la Tierra, podrías encajar en 57 órbitas, cada una con 42 planetas, lo que da un total de 2,394 planetas. Sin embargo, si usaste planetas más pequeños que son una décima parte deltamaño de la Tierra aproximadamente la misma masa que Marte, cabría en 121 órbitas, cada una de las cuales contiene 89 planetas, lo que da un total de 10 769 planetas. Y si los planetas tuvieran aproximadamente el tamaño de la luna una centésima parte de la masa deTierra, podría tener 341 órbitas, cada una con 193 planetas, lo que da un total de 65,813 planetas.

Obviamente, estos números son extremos, y la capacidad de diseñar sistemas tan complicados está mucho más allá del alcance de la humanidad. Pero este divertido experimento mental resalta que hay mucho más espacio para los planetas en el sistema solar que los escasos ocho que vemos hoy.Sin embargo, es muy poco probable que se hayan formado más de forma natural.

Publicado originalmente en Rhythm89.

Harry Baker

Harry es escritor del personal de Rhythm89 en el Reino Unido. Estudió Biología Marina en la Universidad de Exeter campus de Penryn y después de graduarse comenzó su propio sitio de blog "Marine Madness", que continúa administrando con otros entusiastas del océano.También está interesado en la evolución, el cambio climático, los robots, la exploración espacial, la conservación del medio ambiente y cualquier cosa que haya sido fosilizada. Cuando no está en el trabajo, se le puede encontrar viendo películas de ciencia ficción, jugando juegos antiguos de Pokémon o corriendo probablemente más lento de lo que le gustaría..