¿Cómo se forman los sistemas solares en el universo?

Cuando observamos el cielo estrellado, resulta difícil imaginar que nuestro propio sistema solar, con sus planetas, lunas, asteroides y cometas, fue alguna vez una nube caótica de gas y polvo flotando en el espacio. Y sin embargo, esa es exactamente la forma en que comienzan todos los sistemas solares. Pero ¿cómo se forman los sistemas solares en el universo? La respuesta es fascinante y nos lleva a los procesos más profundos del nacimiento estelar y planetario.

Gracias a las observaciones astronómicas y a los modelos computacionales desarrollados durante las últimas décadas, hoy podemos explicar con bastante precisión las etapas por las que pasa una nube interestelar hasta convertirse en un sistema solar completo.

El origen: nubes moleculares gigantes.

Todo comienza en regiones del espacio donde abunda el gas y el polvo cósmico, conocidas como nubes moleculares o nebulosas. Estas nubes están compuestas principalmente por hidrógeno, helio y pequeñas partículas de polvo, y pueden tener masas miles de veces mayores que la del Sol.

Estas nubes permanecen estables durante millones de años, hasta que una perturbación externa —como una onda de choque de una supernova cercana o una colisión galáctica— provoca una contracción gravitatoria en alguna de sus regiones.

“Esta hipótesis ha recibido respaldo reciente gracias al telescopio Webb.” Hallazgos del Webb respaldan teoría sobre la formación de los planetas

Colapso gravitatorio y formación del disco protoplanetario.

Cuando una porción de una nube molecular colapsa sobre sí misma, comienza a comprimirse por efecto de su propia gravedad. Este colapso produce un aumento de la temperatura y la presión en el núcleo, donde eventualmente se formará una nueva estrella.

Mientras tanto, el material que gira alrededor comienza a aplanarse debido a la conservación del momento angular, dando lugar a un disco protoplanetario: una estructura en forma de pizza gigante compuesta de gas y polvo en rotación alrededor del nuevo protoestrella.

Este disco es el escenario donde se inicia la formación planetaria.

El proceso de acreción: de polvo a planetas.

La siguiente fase es la llamada acreción de materia, donde las partículas de polvo comienzan a agruparse por colisiones y atracción electrostática. Poco a poco, estas partículas se convierten en rocas, y estas en planetesimales: cuerpos de decenas o cientos de kilómetros de diámetro.

Algunos de estos planetesimales crecen lo suficiente como para atraer más material a su alrededor mediante su propia gravedad. Así nacen los protoplanetas, que acabarán convirtiéndose en planetas como los que conocemos hoy.

Este proceso puede tardar entre 10 y 100 millones de años, y depende de muchos factores: la densidad del disco, la composición del material, y la distancia al astro central.

Diferencias según la distancia al Sol.

En nuestro sistema solar, por ejemplo, los planetas interiores (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) son rocosos y pequeños, mientras que los exteriores (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) son gigantes gaseosos o helados.

Esto se debe a un fenómeno conocido como línea de congelación, que marca la distancia a partir de la cual ciertas sustancias como el agua, el metano o el amoníaco pueden solidificarse. Más allá de esta línea, la acumulación de hielo permitió formar planetas mucho más grandes.

La misión Ariel investigará directamente las condiciones que dan forma a sistemas planetarios como los exoplanetas.

La limpieza del sistema: el viento solar.

Una vez que la estrella central entra en la fase de fusión nuclear y se convierte en una estrella activa, comienza a emitir un viento solar muy intenso que arrastra el gas restante del disco. Esto pone fin a la formación de nuevos planetas, aunque puede quedar material suelto que forme asteroides, lunas o cometas.

En este punto, el sistema solar se considera «maduro», aunque seguirá evolucionando durante miles de millones de años más.

¿Pueden formarse sistemas solares en otras galaxias?.

Sí, y de hecho lo hacen. La formación de sistemas solares no es exclusiva de la Vía Láctea. Galaxias cercanas como Andrómeda también contienen vastas regiones de formación estelar, donde nacen estrellas con sus respectivos discos protoplanetarios.

Gracias a telescopios como el James Webb o el ALMA, los astrónomos han podido observar sistemas en formación en otras partes del universo con una precisión nunca antes alcanzada.

Uno de los casos más estudiados es el sistema HL Tauri, donde se ha observado claramente el disco protoplanetario con anillos y vacíos que indican la formación de planetas.

¿Cuántos sistemas solares existen?.

Aunque solo podemos observar una pequeña parte del universo, los datos actuales sugieren que la formación de sistemas solares es un fenómeno extremadamente común.

De hecho, se estima que solo en nuestra galaxia existen entre 100.000 millones y 400.000 millones de estrellas, y que la mayoría de ellas podrían tener uno o más planetas orbitándolas.

Según el Catálogo de Exoplanetas de la NASA, ya se han confirmado más de 5.500 planetas en otros sistemas, y el número sigue creciendo.

Lo que todavía no sabemos.

Aunque se ha avanzado muchísimo en este campo, aún hay preguntas sin respuesta definitiva:

• ¿Por qué algunos discos forman planetas gigantes y otros no?
• ¿Cómo se forman lunas y anillos en diferentes sistemas?
• ¿Cuál es el papel del magnetismo estelar en la evolución del sistema?

Estas incógnitas impulsan el trabajo de astrofísicos y astrónomos, que siguen observando el cielo para entender mejor cómo se forman los sistemas solares.

❓Preguntas frecuentes.

¿Cuánto tarda en formarse un sistema solar?.
Entre 10 y 100 millones de años, dependiendo de factores como la densidad del disco, la distancia al núcleo y la cantidad de materia disponible.

¿Qué se necesita para formar un sistema solar?.
Una nube de gas y polvo que colapse por gravedad, formando una estrella y un disco protoplanetario del que surgen los planetas.

¿Qué pasa con el material que no forma planetas?.
Puede formar lunas, asteroides, cometas o ser arrastrado por el viento solar de la estrella naciente.

¿Todos los sistemas solares son como el nuestro?.
No. Existen sistemas con planetas muy grandes cerca de la estrella (Júpiteres calientes), sistemas con múltiples soles y otros con órbitas muy excéntricas.