Estructuras invisibles generadas por interacciones gravitacionales en el Sistema Solar han creado una red de «superautopistas espaciales», según han descubierto los astrónomos.

Estos canales permiten el viaje rápido de objetos a través del espacio y podrían aprovecharse para nuestros propios fines de exploración espacial, así como para el estudio de cometas y asteroides.

Al aplicar análisis a datos tanto de observación como de simulación, un equipo de investigadores dirigido por Nataša Todorović del Observatorio Astronómico de Belgrado, en Serbia, observó que estas superautopistas consisten en una serie de arcos conectados dentro de estructuras invisibles, llamados «colectores espaciales», y que cada planeta genera su propio colector, creando en conjunto lo que los investigadores han llamado «una verdadera autopista celestial».

Esta red puede transportar objetos de Júpiter a Neptuno en cuestión de décadas, en lugar de escalas de tiempo mucho más largas, del orden de cientos de miles a millones de años, que normalmente se aplican al Sistema Solar.

Estructuras ocultas

Encontrar estructuras ocultas en el espacio no siempre es fácil, pero observar cómo se mueven las cosas puede proporcionar pistas útiles. En particular, cometas y asteroides.

Hay varios grupos de cuerpos rocosos a diferentes distancias del Sol. Están los cometas de la familia de Júpiter (JFC), aquellos con órbitas de menos de 20 años, que no van más allá de las trayectorias orbitales del gigante. También están los centauros, trozos de rocas heladas que pululan entre Júpiter y Neptuno. O los objetos transneptunianos (TNO) en los confines del Sistema Solar.

Estructuras en forma de arco descubiertas, las cuales forman los colectores espaciales en el Sistema Solar.

Para modelar las vías que conectan estas zonas, a medida que los TNOs pasan por la categoría Centauro y terminan como JFC, las escalas de tiempo pueden variar de 10 mil a 1,000 millones de años. Pero un artículo reciente identificó una puerta de enlace orbital conectada a Júpiter que parece mucho más rápida, gobernando los caminos de los JFC y los Centauros.

Aunque ese documento no mencionó los puntos de Lagrange, se sabe que estas regiones de relativa estabilidad gravitacional, creadas por la interacción entre dos cuerpos en órbita (en este caso, Júpiter y el Sol), pueden generar colectores. Entonces Todorović y su equipo se pusieron a investigar.

Los astrónomos emplearon una herramienta llamada indicador rápido de Lyapunov (FLI), que generalmente se usa para detectar el caos. Dado que el caos en el Sistema Solar está vinculado a la existencia de variedades estables e inestables, en escalas de tiempo cortas, el FLI puede capturar rastros de variedades, tanto estables como inestables, del modelo dinámico al que se aplica.

Una imagen más detallada de los colectores con objetos que chocan y escapan a lo largo de ellas.

Luego recopilaron datos numéricos sobre millones de órbitas en el Sistema Solar y calcularon cómo éstas encajaban con las variedades conocidas, modelando las perturbaciones generadas por siete planetas principales, desde Venus hasta Neptuno.

Como resultado, encontraron que los arcos más prominentes, a distancias heliocéntricas crecientes, estaban vinculados con Júpiter; y más fuertemente con sus variedades de puntos de Lagrange. Todos los encuentros cercanos jovianos, modelados utilizando partículas de prueba, visitaron la vecindad del primer y segundo punto de Lagrange de Júpiter.

Ruta de 100 unidades astronómicas

Unas pocas docenas de partículas fueron arrojadas al planeta en curso de colisión; pero un gran número más, alrededor de 2.000, se desacoplaron de sus órbitas alrededor del Sol para entrar en órbitas de escape hiperbólicas. En promedio, estas partículas alcanzaron Urano y Neptuno 38 y 46 años más tarde, respectivamente, y el más rápido llegó a Neptuno en menos de una década.

La mayoría, alrededor del 70 por ciento, alcanzó una distancia de 100 unidades astronómicas (la distancia orbital media de Plutón es de 39,5 unidades astronómicas) en menos de un siglo.

La enorme influencia de Júpiter no es una gran sorpresa. Júpiter es, aparte del Sol, el objeto más masivo del Sistema Solar. Pero las mismas estructuras serían generadas por todos los planetas, en escalas de tiempo acordes con sus períodos orbitales, encontraron los investigadores.

Esta nueva comprensión podría ayudarnos a comprender mejor cómo los cometas y asteroides se mueven alrededor del Sistema Solar interior y su potencial amenaza para la Tierra. Y, por supuesto, existe el beneficio mencionado anteriormente para futuras misiones de exploración del Sistema Solar.

Pero es posible que necesitemos estudios más detallados sobre cómo funcionan estas puertas de enlace, para así evitar cursos de colisión; algo que los astrónomos no piensan que será tarea fácil.

El estudio ha sido publicado en Science Advances.

Fuente: ScienceAlert. Edición: MP.