Teoría nebular: origen, explicación y limitaciones
La teoría nebular explica la formación de nuestro sistema solar y por extensión de los demás sistemas planetarios. Sus detalles fueron dados a conocer por primera vez en 1796 gracias a Pierre de Laplace (1749-1827). Según la teoría, el Sol y los demás planetas del sistema solar se originaron en una nube de gas y polvo que giraba lentamente.
La fuerza de gravedad impulsó la materia hacia el centro de la nube, disminuyendo su extensión. Entonces la velocidad de la nube aumentó, para respetar la conservación del momento angular. Y también aumentó la temperatura.
Gracias a la rotación, la mayor parte del material se condensó en una enorme región central esférica, y el resto formó un disco a su alrededor.
Varias fuerzas entraron en juego: la gravedad, que tiende a acumular la materia hacia el centro, el rozamiento entre las partículas y la presión que se genera en el interior de la nube, que la expande.
De la esfera central se originó el Sol, y del disco de materia a su alrededor, llamado disco protoplanetario, surgieron los planetas que conocemos, incluyendo la Tierra.
Índice del artículo
- 1 Orígenes de la teoría
- 2 Hipótesis nebular de Kant-Laplace
- 3 Postulados de la teoría nebular
- 4 Aciertos y limitaciones
- 5 La teoría nebular en la actualidad
- 6 Referencias
Desde la antigüedad hasta nuestros días, numerosos pensadores han especulado acerca de cómo se crearon los objetos celestes.
Demócrito de Abdera (460 – 370 a. C) ya había insinuado la idea de que los objetos celestes se originaron en una vasta región repleta de átomos.
De alguna forma la materia se pudo condensar y dar lugar a la Tierra y los demás astros.
Mucho después, el matemático francés René Descartes (1596-1650), presentó una idea semejante: existían vórtices o remolinos de materia, llenos de partículas en rotación. De uno de ellos surgió la materia que luego se condensó en el Sol y los planetas.
Así lo afirmó en su tratado Le Monde, escrito entre 1632 y 1633, cuya publicación no fue inmediata debido al temor a la Inquisición. Esta obra solo pudo ver la luz después de la muerte de su autor.
Años más tarde, en 1734, el pensador y místico sueco Emanuel Swedenborg (1688-1772) escribió una obra en tres volúmenes llamada Ensayo sobre los principios de las cosas naturales.
Allí afirmó que la Tierra y los demás planetas se originaron junto con el Sol, separándose luego de este. El texto contenía cuidadosos diagramas explicativos del proceso.
Las ideas de Swedenborg sirvieron como inspiración al teólogo alemán Immanuel Kant (1724-1804) para su obra La historia general de la naturaleza y la teoría de los cielos, publicada anónimamente en 1755.
En ella narra acerca de la nebulosa de polvo que llenaba el espacio. En un momento la nebulosa inició un movimiento rotatorio, que eventualmente llevó al surgimiento del Sol y los planetas.
Sin embargo, fue Pierre Simon de Laplace (1749-1827) quien le dio un marco riguroso a la teoría, brindándole fundamento matemático. Por esta razón también se conoce a la teoría nebular como hipótesis de Kant-Laplace.
Para la época de Laplace, las leyes de Newton de la dinámica estaban firmemente establecidas y se contaba con las observaciones de los astrónomos William Herschel y Charles Messier. Este último tenía un catálogo de objetos celestiales en el que figuraban numerosas nebulosas.
Según Laplace, las nebulosas se condensaron para dar origen a las estrellas. A diferencia de lo que creía Kant, para Laplace la nebulosa era de gas incandescente y no de polvo, y ya estaba animada de movimiento rotacional.
La teoría nebular se basa en la ley de la gravitación universal y la conservación del momento angular. De acuerdo a ella, la creación del sistema solar se produjo así:
– En el principio existía una gran nube de gas en rotación, que se condensó poco a poco gracias a la fuerza de la gravedad.
– A medida que el radio de la nube disminuyó, era necesario que aumentase su velocidad para que el momento angular fuese constante. Algo parecido es lo que sucede cuando un patinador que da vueltas contrae los brazos: su velocidad aumenta de inmediato.
– Por causa de la rotación, la nube tomó la forma de un disco, cuyo núcleo se llamó protosol, del cual surgió el Sol, mientras que de las regiones externas se formó un anillo de gas, que eventualmente se desprendió, ya que como sabemos los objetos que giran en los bordes tienen tendencia a salir despedidos.
Esta fuerza se intensificó lo suficiente como para contrarrestar la gravedad que jala hacia adentro. Así, el Sistema Solar dejó de contraerse en un plano, pero siguió contrayéndose en otro perpendicular, y así la nebulosa solar terminó como un disco.
El rozamiento hizo que la región se volviera tan caliente que el gas comenzó a sufrir reacciones nucleares, formando así nuestro Sol, aunque estos procesos no eran conocidos en la época de Laplace.
– El núcleo volvió a contraerse y a aumentar su velocidad de rotación, emitiendo un segundo anillo gaseoso y luego un tercero y así sucesivamente.
Los anillos desprendidos se fragmentaron a causa de su densidad desigual, aunque más tarde se unieron formaron planetesimales (objetos como de 1 km de radio o poco más), según la teoría planetesimal, derivada precisamente de la teoría nebular.
Dicha teoría asegura que los planetesimales más tarde dieron nacimiento a los planetas, los satélites y demás objetos del sistema solar, mediante los procesos de acreción.
– Con el tiempo, el viento solar desplazó el gas remanente del espacio entre las órbitas planetarias y todo quedó tal como lo vemos hoy en día.
Actualmente se considera que la teoría explica satisfactoriamente el por qué los planetas siguen un movimiento de traslación en el mismo sentido, con órbitas elípticas casi circulares y en planos muy cercanos, ya que originalmente provenían del plano del disco.
También es consecuente con los tipos de planetas observados en el sistema solar: los pequeños y rocosos como la Tierra, más cercanos al Sol, y los gigantes gaseosos exteriores.
No obstante, la teoría presenta algunas limitaciones importantes:
No explica el giro retrógrado de planetas como Venus y Urano, así como los numerosos satélites retrógrados que hay.
Cada planeta tiene distinta inclinación en su eje de rotación.
Ocurre asimismo que una masa gaseosa en rotación no se condensa en un objeto de gran tamaño como el Sol y por ello el tamaño del sistema solar debería ser mucho menor.
Por último, el cálculo teórico del momento angular necesario para que se formaran los anillos gaseosos es 200 veces mayor del observado y debería pertenecer casi todo al Sol.
Sin embargo, la mayor parte del momento angular del sistema solar lo tienen los planetas, aunque si bien el momento angular de un sistema aislado es constante, es posible que hubiese una redistribución del mismo, entre el Sol y los planetas.
Para zanjar la cuestión, el astrónomo Carl Von Weizsacker propuso en 1940 un origen diferente para el Sol y los planetas, afirmando que el Sol se formó primero y luego se creó el disco de materia a su alrededor que dio origen a los planetas.
Esto es perfectamente posible, dado que el primer exoplaneta se descubrió orbitando un pulsar, que es un remanente de estrella que desapareció de modo catastrófico.
Un sistema planetario de tal estrella habría quedado destruido por el evento, así que todo apunta a que este planeta se formó mucho después o fue de alguna forma capturado.
Otras hipótesis proponen que una estrella puede deshacerse de su exceso de momento angular expulsando chorros de materia en rotación que irían a parar al disco protoplanetario.
Así que pese a los inconvenientes, la teoría nebular se ha modificado sucesivamente gracias a nuevos aportes, convirtiéndose en la teoría planetesimal.
Es la hipótesis aceptada hoy en día por la gran mayoría de los científicos para explicar el origen de este y los demás sistemas planetarios observados en el universo, ya que los discos de materia han sido detectados, en efecto, en estrellas jóvenes de reciente formación, como las de tipo T-Tauri.
Pero las teorías siempre están sujetas a continuas modificaciones conforme aumentan los conocimientos, y esto es lo que sucede con la teoría nebular.
A medida que se conozca más acerca de la formación de los planetas extrasolares, la imagen de cómo se formó nuestro propio sistema solar se irá aclarando cada vez más.
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