FORMACIÓN DE SISTEMAS PLANETARIOS

La primera teoría de la formación del sistema solar, que muchos astrónomos encontraron atractiva, fue la hipótesis nebular de Laplace. (En realidad, algo semejante había expuesto Kant en 1755, medio siglo antes que Laplace). Si el Sol se formó de la condensación de una nube giratoria de polvo y gas (podemos ver muchas otras nubes semejantes en nuestra Galaxia, y algunas también en otras galaxias), es razonable suponer que otras estrellas se formaron de la misma manera. Puesto que nuestro Sol, al condensarse, podría representarse girando más y más aprisa y perdiendo anillos de materia de su región ecuatorial, con los cuales se formaron los planetas, en otras estrellas semejantes pudo ocurrir lo mismo. En ese caso, toda estrella tendría su propio sistema planetario. Sin embargo, no podemos llegar a esa conclusión sobre la base de la hipótesis nebular, a menos que la teoría de la formación planetaria pudiera resistir la prueba de un examen detallado.

En 1857, Maxwell (quien posteriormente fue el exponente de la teoría cinética de los gases) se interesó en comprender la constitución de los anillos de Saturno. Demostró que si éstos eran estructuras sólidas (como en el telescopio parecían serlo), se desintegrarían bajo el influjo de la atracción gravitacional de Saturno. Por tanto, deberían consistir en una gran mezcla de partículas relativamente pequeñas, tan poco separadas entre si, que aparentemente parecerían sólidas al ser vistas desde una gran distancia. El análisis matemático de Maxwell fue aplicable al anillo de polvo y gas que se suponía que había arrojado la nebulosa al contraerse, cuando se condensaba hasta convertirse en el Sol. Resultó que de ser correctos los cálculos matemáticos de Maxwell, era difícil ver cómo un anillo así podía condensarse y convertirse en planeta. En el mejor de los casos formaría una faja de asteroides.

Surgieron objeciones aún más graves al considerar el momento angular, que es la medida de la tendencia a girar que tiene cualquier cuerpo aislado o sistema de cuerpos. El momento angular depende de dos cosas: de la velocidad de cada partícula de materia, mientras gira sobre su eje o en torno de algún cuerpo distante, o ambas cosas a la vez; y de la distancia entre cada partícula de materia y el centro de rotación. El momento angular total de un cuerpo aislado no puede variar en cantidad, independientemente de los cambios que ocurran en el sistema. A eso se llama la ley de conservación del momento angular. De acuerdo con esa ley, la velocidad de rotación debe aumentar para compensar cualquier disminución de la distancia, y viceversa. Cuando la nebulosa giratoria desecha un anillo de materia, el mismo no puede ser más que una porción muy pequeña de toda la nebulosa. (Esto es evidente, puesto que el anillo se condensa hasta volver se un planeta mucho más pequeño que el Sol). Cada partícula de materia en el anillo contiene más momento angular que una partícula semejante de materia del cuerpo principal de la nebulosa, pues el anillo se desprende de la faja ecuatorial, en la que son mayores la velocidad de rotación y la distancia del eje de rotación. Sin embargo, el momento angular total del anillo debe ser solo una minúscula fracción del momento angular total del resto de la vasta nebulosa. Por tanto, sería de esperar que ahora el Sol, aun después de haber desechado la materia necesaria para formar todos los planetas, conservara mucho del momento angular de la nebulosa original. Su grado de rotación se habría acelerado tanto al contraerse, que actualmente debería estar girando en su eje con violenta rapidez. Pero no ocurre tal cosa. Un punto en el ecuador del Sol tarda no menos de 26 días en moverse una vez en torno del eje del propio Sol. Los puntos al norte y al sur del ecuador tardan todavía más. Esto significa que el Sol tiene una cantidad sorprendentemente pequeña de momento angular. De hecho, el Sol, que contiene el 99,8% de la masa del sistema solar, posee solo 2% del momento angular del sistema. El resto del momento angular se encuentra en los diversos cuerpos pequeños que giran en sus respectivos ejes y dan vuelta en torno al Sol. Nada menos que el 60% del momento angular del sistema solar corresponde a Júpiter, y otro 25% a Saturno. Esos dos planetas juntos, con solo 1/800 de la masa del Sol, poseen 40 veces más momento angular. Si de alguna manera todos los mundos giratorios del sistema solar se precipitaran en espiral dentro del Sol, y añadieran su momento angular al de éste (como tendrían que añadirlo, de acuerdo con la ley de conservación del momento angular), el Sol giraría en su eje en un medio día. No parece haber forma alguna en que tanto momento angular pudiera concentrarse en los pequeños anillos desprendidos de la región ecuatorial de la nebulosa giratoria, y que esos anillos se apartaran de la nebulosa misma.

Cuando el problema del momento angular fue comprendido claramente en las últimas décadas del siglo XIX, la hipótesis nebular pareció haber recibido un golpe mortal. Durante los primeros años de la década de 1940, mucho tiempo después de la muerte de la hipótesis nebular y recién enterrada la teoría catastrófica, prevaleció la inquietante sensación de que ninguna teoría explicaría la existencia del sistema solar. Parecía como si en medio de una absoluta desesperación, tendría que creerse que, después de todo, el sistema solar había sido creado por intervención divina. Sin embargo, en 1944, el astrónomo alemán Carl Friedrich von Weizsácker volvió a una forma de la hipótesis nebular e introdujo en ella ciertos refinamientos que el adelanto en los conocimientos había permitido, desde los días de Laplace, ciento cincuenta años antes. De acuerdo con la nueva versión, el Sol no se contrajo y expulsó anillos de gas. En lugar de eso, la nebulosa original se contrajo, pero dejó detrás gas y polvo. En ese gas y ese polvo se crearon turbulencias, grandes remolinos, por así decirlo. Donde se encontraron esos remolinos, sus partículas chocaron y formaron corpúsculos más grandes. En la misma periferia de la nebulosa original, esa formación de partículas pudo haberse convertido en una vasta faja de pequeños cuerpos helados, algunos de los cuales alteran sus órbitas de vez en cuando, bajo el influjo de la atracción de la gravedad de estrellas cercanas, y entran en el sistema solar interno. Allí aparecen como cometas. Más cerca del Sol, donde las nubes de polvo y gas son mas densas y voluminosas, se formaron cuerpos más grandes: los planetas. No era fácil explicar el mecanismo exacto por el cual los planetas se formaron de las turbulencias. Astrónomos como Kuiper, y químicos como el norteamericano Harold Clayton Urey, mejoraron los conceptos de Weizsácker y esbozaron métodos que al parecer permitirían el crecimiento satisfactorio de los planetas.

Con todo, quedaba pendiente el asunto del momento angular. ¿Por qué gira el Sol tan lentamente y casi todo el momento angular se encuentra en los planetas? ¿Qué restó velocidad al Sol? Sin embargo, en la época de Laplace no había una verdadera comprensión de los campos electromagnéticos que poseen las estrellas y los planetas. Ahora, los astrónomos saben muchísimo más acerca de esos campos, que pueden tomarse en consideración en toda descripción que se haga del origen del sistema solar. El astrónomo sueco Hannes Olof Gósta Alfven preparó una descripción detallada de la manera como el Sol expulsó materia en sus comienzos (como el viento solar de ahora, pero con mayor fuerza), y cómo esa materia, bajo el influjo del campo magnético del Sol, adquirió momento angular. Fue el campo electromagnético lo que transfirió el momento angular desde el Sol hasta la materia fuera de él, y/o que hizo posible que los planetas se mantengan tan alejados del Sol como lo están y tengan tanto momento angular como tienen. Ahora, un tercio de siglo después del retorno de la hipótesis nebular, los astrónomos la aceptan con mucha confianza, junto con sus consecuencias. En la nueva versión de la hipótesis nebular, los planetas exteriores no son más viejos que los interiores; todos los planetas y el Sol tienen casi la misma edad. Además, si el Sol y los planetas se formaron de los mismos torbellinos de polvo y gas, y todos se desarrollaron en el mismo proceso, entonces es muy probable que esa sea la forma como se desarrolle una estrella como el Sol (y hasta es posible que lo mismo se aplique a cualquier otra estrella). En ese caso, debe haber muchos sistemas planetarios en el Universo, y posiblemente tantos sistemas planetarios como estrellas.

¿Hay alguna forma en que podamos verificar esta sugerencia de la universalidad de los sistemas planetarios? Están muy bien las teorías, pero será mucho mejor si puede reunirse cualquiera prueba física, por leve que sea. Supongamos que tuviésemos una prueba que demostrara que son pocos los sistemas planetarios. Tendríamos entonces que suponer que la teoría de Weizsácker sobre la formación de las estrellas era errónea o, al menos, que necesitaba ser modificada considerablemente. Tal vez el Sol se formó en solitario esplendor y después pasó por en medio de otra nube de polvo y de gas en el espacio (hay muchísimas de esas nubes), y atrajo por gravitación parte de esa nube. En ese caso, las turbulencias en la segunda nube podrían haber formado los planetas, que serían menos viejos que el Sol, tal vez muchísimo menos viejos. Esto sería volver a una forma de catastrofismo, aunque el paso del Sol por en medio de una nube de gas no es un suceso tan violento como la colisión, o casi colisión, de dos estrellas.

Pero, ¿que pasaría si encontrásemos un grupo de estrellas en períodos tempranos de su formación y relativamente cerca de nosotros como para poder estudiarlos y se identificaran sistema planetarios? Si las observaciones confirmaran la teoría, entonces significa que los sistemas planetarios son comunes. Lo que elevaría la posibilidad de que existieran millares de mundos como la Tierra en el  Universo. Cuanto pudiera cambiar nuestra forma de pensar el descubrir que no somos tan especiales como, actualmente, algunos creen que somos.