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Un estudio revela que el sol está perdiendo masa y los planetas se están alejando


Las órbitas de los planetas de nuestro sistema solar se están expandiendo. Sucede porque el agarre gravitacional del Sol se debilita gradualmente a medida que nuestra estrella envejece y pierde masa. Un equipo de científicos de la NASA y del MIT midió esta pérdida de masa y otros parámetros solares al observar los cambios en la órbita de Mercurio.

El estudio revela que el sol está perdiendo masa y los planetas se están alejando.

Los nuevos datos mejoran las predicciones anteriores al reducir la cantidad de incertidumbre. Eso es especialmente importante para determinar la tasa de pérdida de masa solar, porque está relacionada con la estabilidad G, la constante gravitacional. Aunque G se considera un número fijo, si es realmente constante, sigue siendo una pregunta fundamental en física.

"Mercurio es el cuerpo celeste de prueba perfecto para estos experimentos porque es tan sensible al efecto gravitacional y la actividad del Sol", dijo Antonio Genova, investigador del Instituto de Tecnología de Massachusetts y autor principal del estudio.

El nuevo trabajo
El estudio comenzó mejorando las efemérides registradas de Mercurio, para quien no sabe lo que esto significa, es simplemente el mapa de ruta de la posición del planeta en nuestro cielo a lo largo del tiempo. Para eso, el equipo recurrió a datos de seguimiento de radio que monitorearon la ubicación de la nave espacial MESSENGER de la NASA mientras la misión aún estaba activa.

Cerca de la superficie de mercurio, la nave espacial robótica hizo tres sobrevuelos por Mercurio en 2008 y 2009, y orbitó el planeta desde marzo de 2011 hasta abril de 2015. Los científicos trabajaron mirando atrás, analizando cambios sutiles en el movimiento de Mercurio, para utilizar esos datos y aprender sobre el Sol, y cómo sus parámetros físicos influyen en la órbita del planeta.

Durante siglos, los científicos han estudiado el movimiento de Mercurio, prestando especial atención a su perihelio: el punto más cercano al Sol durante su órbita. Hace mucho tiempo que las observaciones revelaron que el perihelio cambia con el tiempo, esto se conoce como precesión. Aunque los "tirones gravitacionales" por parte de otros planetas representan la mayor parte de la precesión de Mercurio, no explican todo.

La segunda contribución más grande, en cuanto a datos se refiere, proviene de la deformación del espacio-tiempo alrededor del Sol debido a la propia gravedad de la estrella. Este fenómeno está bien explicado por la teoría de la relatividad general de Einstein.

La relatividad general ayudó a explicar la mayor parte de la precesión remanente de Mercurio y también ayudó a persuadir a los científicos de que la teoría de Einstein era correcta.

Otras contribuciones mucho más pequeñas a la precesión de Mercurio se atribuyen a la estructura y dinámica interior del Sol. Una de ellas es el "achatamiento" del Sol, una medida que se ha registrado cuánto se hincha el ecuador solar, algo muy parecido a una "rueda de repuesto" alrededor de la cintura del sol, en lugar de ser una esfera perfecta. Los investigadores obtuvieron una estimación mejorada del achatamiento que es consistente con otros tipos de estudios. 

Los investigadores pudieron separar algunos de los parámetros solares de los efectos relativistas, algo que no se logró mediante estudios anteriores que se basaron en datos de efemérides: tabla de valores que da las posiciones de los objetos astronómicos en el cielo en un momento dado.

El equipo desarrolló una técnica novedosa que estimó e integró simultáneamente las órbitas de la nave espacial MESSENGER y Mercurio, dando lugar a una solución integral que incluye cantidades relacionadas con la evolución del interior del Sol y efectos relativistas.

"Estamos abordando cuestiones de larga data y muy importantes, tanto en física fundamental como en ciencia solar, mediante el uso de un enfoque de ciencia planetaria", dijo el geofísico de Goddard, Erwan Mazarico. "Al abordar estos problemas desde una perspectiva diferente, pudimos obtener más precisión en los números, y podemos aprender más sobre la interacción entre el Sol y los planetas".

Según los datos recolectados por el equipo de investigadores, la nueva estimación sobre la tasa de pérdida de masa solar representa una de las primeras veces que este valor se ha establecido de forma científica en base a observaciones, en lugar de simples cálculos teóricos.

Partiendo de las antiguas investigaciones teóricas, los científicos previamente predijeron la pérdida de una décima parte del porcentaje total de la masa Solar durante los próximos 10 mil millones de años; eso es suficiente para reducir la atracción gravitacional de la estrella y permitir que las órbitas de los planetas se extiendan sobre el sistema solar en aproximadamente media pulgada, o 1.5 centímetros, por año por UA (una UA, o unidad astronómica, es la distancia entre la Tierra y el Sol: alrededor de 150 millones de kilómetros, o 93 millones de millas).

El nuevo valor es ligeramente más bajo que las predicciones anteriores, pero tiene menos incertidumbre. Eso hizo posible que el equipo mejorará la estabilidad de G por un factor de 10, en comparación con los valores derivados de los estudios del movimiento de la Luna.

"El estudio demuestra cómo hacer mediciones de los cambios en las órbitas planetarias en todo el sistema solar y abre la posibilidad a descubrimientos futuros sobre la naturaleza del Sol y los planetas, y de hecho, sobre el funcionamiento básico del universo", dijo la coautora Maria Zuber, vicepresidenta de investigación en el MIT.

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