Una masa gigante y giratoria de roca fundida o vaporizada, con forma de rosquilla —llamada «sinestia»—, podría formarse cuando objetos del tamaño de planetas chocan entre sí en el espacio, proponen científicos en un nuevo artículo.
En una etapa temprana de su historia, la propia Tierra probablemente fue una sinestia, afirma Sarah Stewart, profesora del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de California en Davis. Stewart y su coautor Simon Lock, estudiante de posgrado de la Universidad de Harvard, describen el nuevo objeto en la Journal of Geophysical Research: Planets.
Las sinestias se forman cuando objetos del tamaño de planetas chocan entre sí con gran energía y momento angular. Este nuevo objeto abre nuevas vías para pensar cómo se formó la Luna, y podrían detectarse en otros sistemas solares. (Crédito: Simon Lock)
Lock y Stewart estudian cómo pueden formarse los planetas a partir de una serie de impactos gigantes. Las teorías actuales sobre la formación planetaria sostienen que los planetas rocosos, como la Tierra, Marte y Venus, se formaron al principio de la existencia de nuestro sistema solar, cuando objetos más pequeños chocaron entre sí. Estas colisiones fueron tan violentas que los cuerpos resultantes se fundieron y vaporizaron parcialmente; con el tiempo, se enfriaron y solidificaron hasta convertirse en los planetas (casi) esféricos que conocemos hoy.
«Analizamos las estadísticas de los impactos gigantes y descubrimos que pueden formar una estructura completamente nueva».
Lock y Stewart tienen especial interés en las colisiones entre objetos giratorios. Un objeto en rotación tiene momento angular, que debe conservarse durante una colisión. Pensemos en una patinadora que gira sobre el hielo: si extiende los brazos, reduce su velocidad de giro; para girar más rápido, los mantiene cerca del cuerpo. Su momento angular es el mismo.
Ahora pensemos en dos patinadores que giran sobre el hielo: si se agarran, sus momentos angulares se suman, por lo que el momento angular total debe mantenerse igual.
Lock y Stewart modelaron lo que ocurre cuando los «patinadores sobre hielo» son planetas rocosos del tamaño de la Tierra que chocan con otros objetos grandes, con gran energía y mucho momento angular.
«Analizamos las estadísticas de los impactos gigantes y descubrimos que pueden formar una estructura completamente nueva», afirma Stewart.
Los investigadores descubrieron que, en un intervalo de temperaturas elevadas y mucho momento angular, los cuerpos del tamaño de planetas podían formar una estructura nueva y mucho mayor: un disco abombado, parecido a un glóbulo rojo o a una rosquilla con el centro relleno. El objeto está compuesto principalmente de roca vaporizada y no tiene una superficie sólida ni líquida.
Han llamado «sinestia» a este nuevo objeto, a partir de «syn-», que significa «juntos», y «Hestia», diosa griega de la arquitectura y las estructuras.
La clave de la formación de una sinestia es que parte del material de la estructura entra efectivamente en órbita. En una esfera sólida que gira, todos los puntos, desde el núcleo hasta la superficie, rotan a la misma velocidad. Pero en un impacto gigante, el material del planeta puede fundirse o convertirse en gas y expandirse. Si alcanza un tamaño suficiente y se mueve lo bastante rápido, algunas partes del objeto superan la velocidad necesaria para mantener un satélite en órbita; entonces se forma una enorme sinestia con forma de disco.
Las teorías anteriores sugerían que los impactos gigantes podían hacer que se formara alrededor del planeta un disco de material sólido o fundido. Sin embargo, con la misma masa planetaria, una sinestia sería mucho mayor que un planeta sólido con un disco.
Es probable que la mayoría de los planetas sufran colisiones capaces de formar una sinestia en algún momento de su formación, afirma Stewart. En un objeto como la Tierra, la sinestia no duraría mucho —quizá cien años— antes de perder suficiente calor para condensarse de nuevo y convertirse en un objeto sólido. En cambio, las sinestias formadas a partir de objetos más grandes o calientes, como planetas gigantes gaseosos o estrellas, podrían durar mucho más, señala.
La estructura de la sinestia también sugiere nuevas maneras de pensar en la formación de la Luna, afirma Stewart. La composición de la Luna es muy similar a la de la Tierra, y la mayoría de las teorías actuales sobre su formación incluyen un impacto gigante que lanzó material a la órbita. Pero ese impacto podría haber formado, en cambio, una sinestia a partir de la cual se condensaron tanto la Tierra como la Luna.
Hasta ahora nadie ha observado directamente una sinestia, pero podrían encontrarse en otros sistemas solares cuando los astrónomos empiecen a buscarlas junto a planetas rocosos y gigantes gaseosos.
El trabajo contó con el apoyo de la NASA y el Departamento de Energía de Estados Unidos.
