¿Por qué no gira más rápido el interior del Sistema Solar? Una nueva solución posible para un antiguo misterio
7/7/2022 de Caltech / The Astrophysical Journal
Ilustración de artista de un disco de acreción protoplanetario. Crédito: NASA.
El movimiento de de un número diminuto de partículas con carga eléctrica puede ser la solución para un antiguo misterio sobre los discos de gas delgados que giran alrededor de estrellas jóvenes. Estas estructuras, llamadas disco de acreción, perduran decenas de millones de años y constituyen una fase temprana en la evolución de un sistema solar. Contienen una pequeña fracción de la masa de la estrella alrededor de la cual giran; imagina un anillo como los de Saturno tan grande como el sistema solar. Son llamados discos de acreción porque el gas de estos discos se precipita en espiral lentamente hacia la estrella.
Hace mucho que los científicos se dieron cuenta de que cuando se produce esta caída hacia la estrella, la parte interior del disco debería de girar más rápido, según la ley física de conservación del momento angular (piensa en un patinador: cuando sus brazos están abiertos gira despacio y cuando recoge los brazos gira más rápido). El movimiento en espiral hacia la estrellas es equivalente al patinador que recoge sus brazos y la parte interior del disco de acreción debería de girar más rápido. De hecho, las observaciones astronómicas demuestran que la parte interna de un disco de acreción, efectivamente, gira más rápido. Pero, curiosamente, no tan rápido como predice la ley de conservación del momento angular.
Ahora, un equipo de investigadores ha creado un modelo por computadora de un disco de acreción virtual, muy delgado y que gira. El disco simulado contenía alrededor de 40 000 partículas neutras y unas 1000 partículas cargadas eléctricamente que podían chocar unas contra otras. Los resultados demostraron que las colisiones entre átomos neutros y un número mucho meno de partículas cargadas provocaría que los iones con carga positiva (cationes) cayeran girando en espiral hacia el centro del disco, mientras que las partículas con carga negativa (electrones) salen hacia el borde exterior. La partículas neutras, mientras tanto, pierden momento angular y, como los iones de carga positiva, caen en espiral hacia el centro. De este modo, el momento angular no se conserva en el disco en el sentido clásico, aunque sí que se conserva algo conocido como «momento angular canónico».
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