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Inestabilidad en el Sistema Solar Temprano – Implicaciones para el Misterioso «Planeta 9»

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Inestabilidad en el Sistema Solar Temprano – Implicaciones para el Misterioso «Planeta 9»

Todas las estrellas, incluido nuestro sol, nacen de una nube de polvo y gas. Esta nube también puede sembrar planetas que orbitarán alrededor de la estrella. Crédito: NASA/JPL-Caltech

La inestabilidad al comienzo del sistema solar.

Una nueva explicación de por qué nuestro sistema solar es como es, y por qué otros también lo son.

Seth Jacobson, de la Universidad Estatal de Michigan, y sus colegas en China y Francia han revelado una nueva teoría que podría ayudar a resolver un misterio galáctico sobre la evolución de nuestro sistema solar. Específicamente, cómo los gigantes gaseosos…[{» attribute=»»>Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune — end up where they are, orbiting the sun like they do?

The findings have ramifications for how terrestrial planets like Earth developed, as well as the possibility that a fifth gas giant planet lurks 50 billion miles out into the distance.

“Our solar system hasn’t always looked the way that it does today. Over its history, the orbits of the planets have changed radically,” said Jacobson, an assistant professor in the College of Natural Science’s Department of Earth and Environmental Sciences. “But we can figure out what’s happened.”

Hypothetical Early Solar System

An artist’s rendering shows a hypothetical early solar system with a young star clearing a path in the gas and dust left over from its formation. This clearing action would affect the orbits of gas giants orbiting the star. Credit: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

The research, published in the journal Nature on April 27, 2022, offers an explanation for what happened to gas giants in other solar systems and ours.

It’s a Nice model

Massive, whirling clouds of cosmic gas and dust give birth to stars. The early solar system was still filled with a primordial disk of gas when our sun ignited, and it played an important role in the formation and evolution of the planets, including the gas giants.

In the late 20th century, scientists began to believe that the gas giants initially circled the sun in neat, compact, uniformly spaced orbits. Jupiter, Saturn, and the others, however, have long settled into orbits that are relatively oblong, misaligned, and spread apart.

Seth Jacobson

MSU Assistant Professor Seth Jacobson

So the question for researchers now is, why?

In 2005, an international team of scientists proposed an answer to that question in a trio of landmark Nature papers. The solution was originally developed in Nice, France and is known as the Nice model. It posits that there was an instability among these planets, a chaotic set of gravitational interactions that ultimately set them on their current paths.

“This was a tectonic shift in how people thought about the early solar system,” Jacobson said.

The Nice model remains a leading explanation, but over the past 17 years, scientists have found new questions to ask about what triggers the Nice model instability.

For example, it was originally thought that the gas giant instability took place hundreds of millions of years after the dispersal of that primordial gas disk that birthed the solar system. But newer evidence, including some found in moon rocks retrieved by the Apollo missions, suggests it happened more quickly. That also raises new questions about how the interior solar system that’s home to Earth evolved.

Sean Raymond University of Bordeaux

Sean Raymond, an astronomer at the University of Bordeaux.

Working with Beibei Liu from Zhejiang University in China and Sean Raymond from the University of Bordeaux in France, Jacobson has helped find a fix that has to do with how the instability started. The team has proposed a new trigger.

“I think our new idea could really relax a lot of tensions in the field because what we’ve proposed is a very natural answer to when did the giant planet instability occur,” Jacobson said.

The new trigger

The idea started with a conversation Raymond and Jacobsen had back in 2019. They theorized the gas giants may have been set on their current paths because of how the primordial gas disk evaporated. That could explain how the planets spread out much earlier in the solar system’s evolution than the Nice model originally posited and perhaps even without the instability to push them there.

“We wondered whether the Nice model was really necessary to explain the solar system,” Raymond said. “We came up with the idea that the giant planets could possibly spread out by a ‘rebound’ effect as the disk dissipated, perhaps without ever going unstable.”

Beibei Liu

Beibei Liu, a research professor at Zhejiang University.

Raymond and Jacobsen then reached out to Liu, who pioneered this rebound effect idea through extensive simulations of gas disks and large exoplanets — planets in other solar systems — that orbit close to their stars.

“The situation in our solar system is slightly different because Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune are distributed on wider orbits,” Liu said. “After a few iterations of brainstorm sessions, we became aware that the problem could be solved if the gas disk dissipated from the inside out.”

The team found that this inside-out dissipation provided a natural trigger for the Nice model instability, Raymond said.

“We ended up strengthening the Nice model rather than destroying it,” he said. “This was a fun illustration of testing our preconceived ideas and following the results wherever they lead.”

With the new trigger, the picture at the beginning of the instability looks the same. There’s still a nascent sun surrounded by a cloud of gas and dust. A handful of young gas giants revolve around the star in neat, compact orbits through that cloud.

“All solar systems are formed in a disk of gas and dust. It’s a natural byproduct of how stars form,” Jacobson said. “But as the sun turns on and starts burning its nuclear fuel, it generates sunlight, heating up the disk and eventually blowing it away from the inside out.”

This created a growing hole in the cloud of gas, centered on the sun. As the hole grew, its edge swept through each of the gas giants’ orbits. This transition leads to the requisite giant planet instability with very high probability, according to the team’s computer simulations. The process of shifting these large planets into their current orbits also moves fast compared with Nice model’s original timeline of hundreds of millions of years.

“The instability occurs early as the sun’s gaseous disk dissipated, constrained to be within a few million years to 10 million years after the birth of the solar system,” Liu said.

The new trigger also leads to the mixing of material from the outer solar system and the inner solar system. The Earth’s geochemistry suggests that such a mixing needed to happen while our planet is still in the middle of forming.

“This process is really going to stir up the inner solar system and Earth can grow from that,” Jacobson said. “That is pretty consistent with observations.” Exploring the connection between the instability and Earth’s formation is a subject of future work for the group.

Lastly, the team’s new explanation also holds for other solar systems in our galaxy where scientists have observed gas giants orbiting their stars in configurations like what we see in our own.

“We’re just one example of a solar system in our galaxy,” Jacobson said. “What we’re showing is that the instability occurred in a different way, one that’s more universal and more consistent.”

Planet 9 from outer space

Although the team’s paper doesn’t emphasize this, Jacobson said the work has implications for one of the most popular and occasionally heated debates about our solar system: How many planets does it have?

Currently, the answer is eight, but it turns out that the Nice model works slightly better when the early solar system had five gas giants instead of four. Sadly, according to the model, that extra planet was hammer-thrown from our solar system during the instability, which helps the remaining gas giants find their orbits.

Ninth Planet Artist’s Illustration

An artist’s conception of Planet 9. Credit: ESO/Tom Ruen/nagualdesign

In 2015, however, Caltech researchers found evidence that there may yet be an undiscovered planet tooling around the outskirts of the solar system some 50 billion miles from the sun, about 47 billion miles farther out than Neptune.

There’s still no concrete proof that this hypothetical planet — nicknamed Planet X or Planet 9 — or the Nice model’s “extra” planet actually exist. But, if they do, could they be one and the same?

Jacobson and his colleagues couldn’t answer that question directly with their simulations, but they could do the next best thing. Knowing their instability trigger correctly reproduces the current picture of our solar system, they could test whether their model works better starting with four or five gas giants.

“For us, the outcome was very similar if you start with four or five,” Jacobson said. “If you start with five, you’re more likely to end up with four. But if you start with four, the orbits end up matching better.”

Either way, humanity should have an answer soon. The Vera Rubin Observatory, scheduled to be operational by the end of 2023, should be able to spot Planet 9 if it is out there.

“Planet 9 is super controversial, so we didn’t stress it in the paper,” Jacobson said, “But we do like to talk about it with the public.”

It’s a reminder that our solar system is a dynamic place, still full of mysteries and discoveries waiting to be made.

Reference: “Early Solar System instability triggered by dispersal of the gaseous disk” by Beibei Liu, Sean N. Raymond and Seth A. Jacobson, 27 April 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04535-1

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La NASA retrasa indefinidamente el regreso de Starliner para revisar los datos de propulsión

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La NASA retrasa indefinidamente el regreso de Starliner para revisar los datos de propulsión
Agrandar / La cápsula Starliner de Boeing despega a bordo del cohete Atlas V de United Launch Alliance.

En una actualización publicada el viernes por la noche, la NASA dijo que estaba «ajustando» la fecha de regreso de la nave espacial Starliner a la Tierra del 26 de junio a una hora no especificada en julio.

El anuncio se produjo tras dos días de largas reuniones para evaluar la preparación de la nave espacial, desarrollada por Boeing, para transportar a los astronautas de la NASA Butch Wilmore y Suni Williams a la Tierra. Según las fuentes, estas reuniones contaron con la participación de altos funcionarios de la agencia, incluido el administrador asociado Jim Free.

Esta “prueba de vuelo con tripulación”, lanzada el 5 de junio sobre un cohete Atlas V, estaba inicialmente programada para desacoplarse y regresar a la Tierra el 14 de junio. Sin embargo, mientras los ingenieros de la NASA y Boeing estudiaban los datos del problemático vuelo del vehículo a la Estación Espacial Internacional, renunciaron a varias oportunidades de regreso.

El viernes por la noche lo hicieron nuevamente, citando la necesidad de dedicar más tiempo a revisar los datos.

«Tomar nuestro tiempo»

«Nos estamos tomando nuestro tiempo y siguiendo el proceso estándar de nuestro equipo de gestión de misión», dijo Steve Stich, director del programa de tripulación comercial de la NASA. en la actualización de la NASA. «Estamos dejando que los datos guíen nuestra toma de decisiones con respecto a la gestión de pequeñas fugas del sistema de helio y el rendimiento de los propulsores que observamos durante el encuentro y el atraque».

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Hace apenas unos días, el martes, funcionarios de la NASA y Boeing fijaron la fecha de regreso a la Tierra para el 26 de junio. Pero eso fue antes de una serie de reuniones el jueves y viernes en las que se esperaba que los líderes de la misión revisaran los hallazgos sobre dos cuestiones importantes relacionadas con el avión. Nave espacial Starliner: cinco fugas separadas en el sistema de helio que presuriza el sistema de propulsión del Starliner y la falla de cinco de los 28 propulsores en el sistema de control de reacción del vehículo cuando Starliner se acercaba a la estación.

La actualización de la NASA no proporcionó ninguna información sobre las deliberaciones durante estas reuniones, pero está claro que los líderes de la agencia no han podido prepararse para todas las eventualidades que Wilmore y Williams podrían encontrar durante un vuelo de regreso a la Tierra, incluido el desacoplamiento seguro del espacio. estación, alejándose, realizando una quema de desorbitación, separando la cápsula de la tripulación del módulo de servicio, luego volando a través de la atmósfera del planeta antes de aterrizar en paracaídas en un desierto de Nuevo México.

Las naves espaciales tienen un límite de 45 días

Ahora, los equipos de ingeniería de la NASA y Boeing se tomarán un poco más de tiempo. Las fuentes dijeron que la NASA está considerando el 30 de junio como una posible fecha de regreso, pero la agencia también quiere realizar dos caminatas espaciales fuera de la estación. Estas caminatas espaciales, actualmente programadas para el 24 de junio y el 2 de julio, continuarán ahora. Starliner regresará a la Tierra algún tiempo después, probablemente no antes del feriado del 4 de julio.

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«Estamos utilizando estratégicamente el tiempo adicional para despejar el camino para algunas actividades críticas de la estación mientras finalizamos los preparativos para el regreso de Butch y Suni a Starliner y obtenemos información valiosa sobre las actualizaciones del sistema que querremos realizar para las asignaciones posteriores a la certificación», dijo Stich.

En cierto sentido, es útil para la NASA y Boeing tener Starliner acoplado a la estación espacial durante un período de tiempo más largo. Pueden recopilar más datos sobre el rendimiento del vehículo durante misiones de larga duración. En última instancia, Starliner llevará a cabo misiones operativas que permitirán a los astronautas permanecer en órbita durante seis meses seguidos.

Sin embargo, este vehículo solo está programado para una estadía de 45 días en la estación espacial, y ese reloj comenzó a correr el 6 de junio. Además, no es óptimo que la NASA sienta la necesidad de seguir retrasando el vehículo para familiarizarse con su rendimiento en el viaje de regreso a la Tierra. Durante dos conferencias de prensa desde que Starliner atracó en la estación, los funcionarios restaron importancia a la gravedad general de estos problemas y dijeron repetidamente que a Starliner se le permitió regresar a casa «en caso de emergencia». Pero aún tienen que explicar completamente por qué todavía no se sienten cómodos con el regreso de Starliner a la Tierra en circunstancias normales.

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Perturbaciones tropicales vistas desde el espacio mientras se emiten advertencias meteorológicas en Florida

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Perturbaciones tropicales vistas desde el espacio mientras se emiten advertencias meteorológicas en Florida

Imágenes de satélite han detectado una perturbación tropical en el Océano Atlántico al este de Florida, lo que provocó una serie de advertencias meteorológicas para el área de Jacksonville.

La tormenta tropical Alberto tocó tierra en México a principios de esta semana y es la primera tormenta tropical de lo que muchos expertos meteorológicos esperan que sea una temporada extremadamente activa. Hasta la mañana del viernes, el Centro Nacional de Huracanes (NHC) monitoreaba dos sistemas: uno frente a las costas de Florida y otro en la Bahía de Campeche, frente a las costas de México. Los datos del NHC encontraron que el sistema cerca de Florida tiene un 60% de posibilidades de convertirse en tormenta tropical, y el sistema cerca de México tiene un 50% de posibilidades.

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El viernes, el satélite del Instituto Cooperativo de Investigación Atmosférica (CIRA) capturó la tormenta cerca de Florida y compartió un video visto desde el espacio.

Se exhiben banderas rojas y banderas de prohibición de nadar en Lake Worth Beach, Florida. El 21 de junio, estaban vigentes varios avisos meteorológicos sobre condiciones peligrosas del agua en el área de Jacksonville.

Getty

«Una perturbación tropical se arremolina frente a las costas de Florida y Georgia esta mañana. Se pueden ver relámpagos en las tormentas dentro del sistema», dijo CIRA. trabajo en X, anteriormente Twitter.

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El sistema ya está activando una serie de advertencias relacionadas con el clima para Florida y Georgia, incluido un aviso de oleaje alto, un aviso de embarcaciones pequeñas, una declaración de corrientes de resaca y una perspectiva de clima peligroso. La mayoría de las alertas expirarían el viernes por la noche. Los meteorólogos advierten a los nadadores inexpertos que se mantengan alejados de aguas contaminadas.

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«Condiciones peligrosas para nadar y surfear y erosión localizada de las playas. Las corrientes de resaca pueden arrastrar incluso a los mejores nadadores lejos de la costa y hacia aguas más profundas», afirma el aviso.

El meteorólogo del Servicio Meteorológico Nacional (NWS), Kip Bricker, dijo: Semana de noticias que existen alertas para las playas del noreste de Florida y el sureste de Georgia. Bricker agregó que las precipitaciones podrían llegar al área durante la noche.

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El NHC también dijo que las imágenes satelitales y el radar Doppler del NWS indicaban lluvias y tormentas eléctricas asociadas con el sistema, que se encuentra a unas 80 millas al sureste de Brunswick, Georgia. Sin embargo, los funcionarios del NHC dijeron que el sistema carecía de «la organización necesaria para que la depresión fuera considerada un ciclón tropical».

«Los datos recientes de los aviones de reconocimiento de la Reserva de la Fuerza Aérea indican que se están produciendo vientos de hasta 35 mph en asociación con la depresión», dijo el NHC en un comunicado. «Sólo un ligero aumento en el patrón de lluvias y tormentas eléctricas podría provocar la formación de una depresión tropical de corta duración antes de llegar a la costa noreste de Florida o Georgia esta tarde, y los intereses de estas regiones deberían vigilar su progreso».

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La temporada de huracanes en el Atlántico comenzó el 1 de junio y continúa hasta noviembre. En mayo, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) publicó un pronóstico que predecía entre 17 y 25 tormentas con nombre para una temporada de huracanes superior al promedio.

De esos 25, de ocho a 13 serán huracanes y de cuatro a siete serán huracanes importantes. El número previsto de tormentas, huracanes y huracanes importantes es el más alto jamás publicado por la NOAA en su perspectiva de mayo.