Argentina con la vista en Júpiter

¿Y por qué no habría de haber preferencias? De las muchas opciones para estudiar, para hacer ciencia, los especialistas también tienen su "corazón" ligado a temas y objetos.
Andrea Fortier, licenciada en astronomía de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la UNLP, escogió un tema: formación de planetas gigantes, y ente ellos, Júpiter es centro de sus investigaciones y sus desvelos.
Por Alejandra Sofía
Boletin 204 (Noticias del Observatorio de La Plata)

No es la primera vez que sucede, que frente al grabador encendido el entrevistado, más o menos afecto a hablar, inicia un camino teñido de su apasionamiento por lo que hace. Andrea Fortier no es la excepción, y queda bien evidenciado que en su agenda hay muchos temas apuntados, una serie de preguntas e interrogantes que la naturaleza le invita a develar; o por lo menos a intentarlo.

-Planetas gigantes, atraen desde ese nombre y uno imagina cuán gigantes serán

Son planetas muchas decenas de veces más grandes que nuestra Tierra, tienen una estructura que se puede dividir en dos subestructuras: un núcleo sólido y una envoltura gaseosa, muy diferentes entre sí. Los planetas llamados terrestres, son rocosos y nada más. Los planetas gigantes tienen un núcleo sólido, en el caso del núcleo de Júpiter no está bien determinada la masa pero se estima que tiene unas 10 masas terrestres -un tamaño que es como diez planetas Tierra- y en el caso de Saturno, su núcleo es un poco mayor.

-¿Hay una diferencia notoria entre ambos "gigantes"?

Sí, la masa total: Saturno tiene 90 masas terrestres y Júpiter 318. De Saturno se sabe que tiene núcleo, casi no está en discusión su presencia, pero en el caso de Júpiter hay modelos que ajustarían bien sin la inexistencia de núcleo.

Con o sin núcleo

-Modelos, modelados, simulaciones, trabajas en estos temas sin necesidad de tener imágenes, de observar... Tantas misiones espaciales y ¿no se pueden obtener ese tipo de datos?

El núcleo no es algo que puedas observar sino que tenes que inferirlo a través de modelos, y para formar dichos modelos necesitas lo que se llama la ecuación de estado del gas, y no es bien conocida. Hay estimaciones del valor del núcleo pero como se ajusta bien para distintas ecuaciones de estado, todavía hay una ventanita abierta que dice que quizás no tendría núcleo. Pero en estos últimos años, la masa aceptada para el núcleo de Júpiter fue bajando: de 15 a 20 masas terrestres, ahora se acepta que es por debajo de 10 masas terrestres.

Y sobre lo que preguntas acerca de las misiones y telescopios que obtienen imágenes de Júpiter, hay que saber que el núcleo es nada comparado con lo que es todo el planeta.

-¿Hay una o varias teorías de formación de planetas gigantes?

Fundamentalmente hay dos, pero vale decir que una teoría de formación de planetas gigantes tendría que dar como producto final de dicha teoría un planeta con una estructura como la que vemos.

La mayoría de la gente acepta que existe un núcleo en Júpiter; nosotros trabajamos con esa teoría, llamada de inestabilidad nucleada y es, en general, con la que trabaja la mayoría de la comunidad científica que se dedica a la formación planetaria. Es la teoría que explica naturalmente, por como es el proceso de formación, la existencia del núcleo y la envoltura gaseosa. Las primeras simulaciones de esta teoría son de fines de los ´70 y explicaban muy bien las estructuras observadas, se daba de una manera natural. Esta teoría tiene mucha factibilidad.

La otra, llamada teoría de inestabilidad gravitatoria del disco, es un poco más compleja, no hay muchas simulaciones y son más difíciles de hacer; recurren a argumentos un poco complicados para tratar de explicar la existencia de núcleo.

Haciendo planetas

-No ven al planeta cuando se está formando pero infieren ese proceso ¿cómo es el ambiente que se necesita para formar planetas, sean éstos gigantes o no?

A partir de las observaciones, lo que se sabe es que existe un disco protoplanetario, el disco que circunda la estrella cuando ésta se acaba de formar y que es donde se originan los planetas. En el disco protoplanetario, al principio, se supone que hay muchas piedritas dando vueltas y chocando entre sí; al juntarse van a formar los núcleos de los planetas gigantes o de los terrestres. Cuando uno hace la simulación de la teoría de formación de planetas, sabe que cuando la masa del núcleo -que va creciendo- se iguala a la cantidad de masa de gas ligada, se produce un cambio en la forma del crecimiento del gas y de golpe el planeta es capaz de capturar muchísimo gas de la nebulosa y terminar su formación muy rápido. Eso es lo que se conoce como la masa crítica, el momento en el cual la masa del núcleo y la masa de la envoltura son iguales.

Sucede que hay un problema de escalas temporales: por procesos de diferente índole, el disco protoplanetario no subsistiría más de 10 millones de años luego de nacida la estrella; entonces se necesita formar a los planetas antes de la desaparición del disco, en especial este tipo de planetas gaseosos, que necesitan la presencia de ese gas. El problema que tiene la teoría más aceptada es que le cuesta mucho llegar a formar estos planetas en esa cota temporal.

La otra teoría en principio no lo tiene, ya que forma los planetas muy rápido, y por eso es que todavía está en vigencia y hay gente que está trabajando en ella. Pero tiene dificultades para solucionar otros problemas más difíciles que los de la escala temporal, por eso, nosotros seguimos considerando válida a la de insestabilidad nucleada.

-¿Cómo calculan la edad del planeta?

Se puede calcular -con la ayuda de los modelos- la edad de la estrella y se supone que el planeta que se formó en el disco protoplanetario tiene la misma edad, ya que el tiempo de vida del disco es muy corto, entonces esa diferencia es despreciable.

Otros gigantes gaseosos golpean la puerta

Desde 1995 cuando se anunció el descubrimiento del primer planeta extrasolar, la cifra ha subido a más de un centenar y lo seguirá haciendo, gracias a nuevos y poderosos instrumentos. La mayoría de los hasta ahora observados son planetas gigantes, gaseosos.

-¿Te interesan estos nuevos gigantes planetarios?

Todas las teorías e interrogantes se han reavivado con la aparición de planetas extrasolares. Se supone que el modelo de formación tiene que ser aplicable tanto a nuestros planetas gigantes como a aquellos. Desde ese lugar claro que me interesan, pero siempre trato de testear el modelo con Júpiter; hasta ahora no lo apliqué a planetas extrasolares, porque creo que sería bueno entender primero a los "nuestros". Existen muchas variables, mucho para incluir en el modelo, hay mucho campo para trabajar y falta tiempo para todo lo que se puede hacer.

-Y entre los "nuestros", Júpiter te despierta mayor interés

¡Sí!

-¿Están de moda los planetas extrasolares?

Hasta ahora, la mayoría de los planetas extrasolares descubiertos son gigantes gaseosos -más fáciles de detectar que los pequeños- pero obviamente se está en busca de planetas tipo terrestres, de los cuales aún se conocen muy pocos. ¿Por qué hay tanto interés en estos últimos? Para buscar vida y es por eso que hay una rama bastante nueva en astronomía que es la astrobiología; intentan definir zonas de habitabilidad, regiones donde debería estar un planeta para que tuviera agua líquida. Entonces el auge de los exoplanetas está directamente relacionado con esa búsqueda de vida, pero aún no hay telescopios con capacidad para encontrar los planetas más pequeños, aunque sí hay proyectos de muchas misiones que los pueden llegar a captar. Se supone que los planetas de tipo terrestre debieran ser los más abundantes en los sistemas exteriores al Sol.

Las migraciones

-Igualmente esos gigantes extrasolares les deben servir mucho

Sí, hay algunos que se encontraron muy cerca de la estrella, mucho más cerca de lo que está Mercurio del Sol. Son planetas del tamaño de Júpiter o inclusive más grandes y ¡están muy cerca de la estrella central! ¿Cómo es posible que estén allí? ¿Se pudieron haber formado ahí o se formaron en otro sitio y luego migraron hacia el centro? Preguntas para responder

-Cuando ves un planeta con tanta masa y tan cerca de su estrella pensas que migró...

Una de las teorías es que no se formó donde lo observas sino que se formó más lejos y que migró hacia el interior, pero la teoría de migración también está siendo desarrollada. Si vos a un planeta en formación le aplicas esta teoría de migración, no te da, o mejor dicho, el planeta -en el modelo- se va contra la estrella y te quedas sin planeta. El hecho de que se observaran estos planetas desde 1995, motivó muchísimo el tema de la teoría de formación y al observar situaciones muy distintas a las de nuestro sistema solar se generaron controversias, nuevas preguntas.

-¿Y qué los hace migrar, nuestros planetas también migraron cuando se formaron?

Sí, en su época de formación pueden haberlo hecho. Es probable que Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano se hayan formaron donde están actualmente pero también pudieron hacerlo más cerca del Sol y luego migraron hacia el exterior.

-¿La teoría de migración es hija de la de formación de planetas o tiene fuerza propia?

Tiene fuerza propia, estudiar la evolución del disco protoplanetario es complicadísimo y hay que animarse a abordar ese tema. Cada grupo estudia cosas diferentes pero necesitamos complementar.

Únicos en Latinoamérica

-¿Con qué grupos similares tienen más contacto?

En Latinoamérica somos los únicos que trabajamos en formación de planetas gigantes, de hecho, en el mundo hay pocos grupos trabajando en esto; hay grupos en Estados Unidos, Suiza, Alemania y Japón.

-Volvamos a las observaciones astronómicas ¿te atraen las misiones que viajan hacia Júpiter, Saturno y más allá?

No, para nada, nunca tuve curiosidad por la astronomía observacional, siempre me interesó la parte teórica, nunca tuve el interés de acercarme a un telescopio. Por supuesto que necesitamos tener resultados observacionales que permiten contrastar con la teoría y sería bárbaro que el día de mañana dichas mediciones arrojaran datos, por ejemplo, sobre la masa del núcleo de Júpiter. Pero eso saldrá en forma conjunta entre las observaciones y a teoría; en este momento la teoría está un poco atrasada con respecto a las observaciones.

-¿Cuanto juega la intuición, la creatividad, para resolver dudas, para elegir temas?

No lo sé, uno se plantea muchas cosas y en la elección debes poner prioridades, a veces siento que se va armando solo, que haces cosas y surgen naturalmente por un problema que tuviste. Te decis: esto hay que mejorarlo y el problema mismo te lleva a seguir indagando.

-¿Hay temas que te desvelan?

Sí, me ha pasado, ideas que siguen en mi cabeza más tiempo del que estoy en mi lugar de trabajo. Nunca te encontras preguntándote -¿y ahora qué hago? Podés quedar estática pero eso será al ver lo mucho que hay para trabajar.

Andrea Fortier es de Quilmes y fue la astronomía la que la acercó a la ciudad de La Plata, su actual lugar de residencia. Desde chica supo que haría astronomía. "Mi imaginación me llevaba por esos temas".

Esta joven astrónoma tiene otros gustos que a veces la sitúan en universos diferentes. "Me encanta leer, en especial literatura rusa, y también me gustan mucho el teatro y el cine".

Alternativas mientras transita el camino que la llevará a doctorarse, de la mano de estos planetas gigantes, mejor dicho del momento en que éstos se formaron. "Mis directores son los Dres. Omar Benvenuto y Adrián Brunini, ambos me ayudan mucho, me guían y se involucran en esto que elegí. Estoy contenta, elegí bien".

Imágenes en:
http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/~extension/204/entrevista/
La imagen de esta nota pertenece al sitio de la Reunión Anual de la Asoc. Arg. de Astronomía Nº49, del Grupo de Ciencias Planetarias del año pasado en Capilla del Monte, donde Andrea Fortier realizaba su presentación sobre planetas gigantes.

Apuntes sobre Júpiter

Masa Total: 318 veces la masa de la Tierra Masa del Núcleo Sólido (estimada): < 10 veces la masa de la Tierra Distancia al Sol: 5,2 UA
Apuntes sobre Saturno

Masa Total: 95 veces la masa de la Tierra Masa del Núcleo Sólido (estimada): 6 - 17 veces la masa de la Tierra Distancia al Sol: 9,5 UA

Notas: 1 Unidad Astronómica (UA) = distancia de la Tierra al Sol (150 millones de km.) Masa de la Tierra = 5,7 * 10^24 kg