Dado que el espacio es tridimensional, puede parecer extraño que muchos objetos cósmicos se acomoden en el mismo plano. Tomemos como ejemplo nuestro sistema solar, donde los planetas orbitan alrededor del sol en el mismo plano en lugar de estar distribuidos en una configuración esférica. Esto es cierto tanto en escalas pequeñas como astronómicas. Los anillos de Saturno están dispuestos en forma de disco en el mismo plano con el centro de masa del planeta. Los cinturones de asteroides también son planos, al igual que la mayoría de las galaxias.
En resumen, este patrón puede explicarse por una ley fundamental de la física: la conservación del momento angular. El momento angular es el análogo rotacional del momento lineal y se define como el producto de su momento de inercia y su velocidad angular.
La ley de conservación del momento angular establece que cuando ningún par externo actúa sobre un objeto, no se producirá ningún cambio en el momento angular. Si el par neto es cero, entonces el momento angular es constante o conservado.
Es la conservación del momento angular lo que puede explicar por qué un patinador sobre hielo puede aumentar la aceleración angular acercando sus brazos y piernas al eje vertical de rotación. Debido a que se conserva el momento, cuando el patinador disminuye la inercia de rotación, la velocidad de rotación debe aumentar.
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Crédito: sin límites.
Por qué el sistema solar es (casi) plano
Crédito: NASA/JPL.
¿Cómo se relaciona todo esto con la planitud del sistema solar más exactamente? Hace unos 4600 millones de años no existía el planeta Tierra y el Sol aún no se había formado. En cambio, una enorme gota de gas y polvo flotó por millones de millas cuadradas.
Atraídas por la gravedad, las partículas de materia se acercaron gradualmente y eventualmente resultaron en colisiones. Siempre que algunas partículas chocan, sus nuevas trayectorias son aleatorias pero aunque la nueva dirección es imposible de predecir, el momento angular debe permanecer constante en un sistema aislado porque el efecto gravitacional local de otros cuerpos es insignificante.
El momento angular es una cantidad física que es constante alrededor de un eje fijo, que es un punto en un espacio bidimensional y una línea en un espacio tridimensional. Esto significa que el sistema gira a lo largo de un plano que es perpendicular a este eje. En nuestro caso particular, el sistema solar, esto significa que cuando todo ese gas y polvo primordiales comenzaron a chocar, las partículas podían moverse en cualquier dirección, pero todos los movimientos hacia arriba y hacia abajo se eliminaban entre sí. Con el tiempo, las partículas pierden su libertad para moverse en todos los planos excepto en un plano 2D seleccionado.
Porque toda esa materia formó un disco, todo en un plano, todos los planetas formaron en un plano también. Si no fuera por la ley de conservación del momento angular, habría sido imposible que se formaran estrellas y planetas. Nuestra existencia misma está ligada a esta ley fundamental de la física.
Como advertencia, debemos tener en cuenta que el sistema solar no es perfectamente plano. Plutón, el planeta enano, tiene una inclinación orbital de unos 17 grados en relación con el plano del sistema solar y justo en el centro de casi todas las galaxias se encuentra una gran protuberancia, aunque el 98% de las estrellas de una galaxia orbitan dentro de filamentos de brazos espirales alrededor. el centro de la galaxia. Aparte de estas rarezas, el sistema solar está bastante ordenado en el mismo plano.
Otros sistemas solares pueden ser incluso más planos. En un estudio publicado en The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , los científicos modelaron los sistemas solares detectados por el telescopio espacial Kepler y encontraron que la mayoría de estos tienen la forma de nuestro sistema solar. Incluso el ahora famoso sistema planetario TRAPPIST-1, que tiene 7 planetas similares a la Tierra a solo 39 años luz de distancia, es casi perfectamente plano.
La riqueza de los datos de planetas de Kepler permite por primera vez estudios detallados de sistemas planetarios fuera del sistema solar. Ahora podemos hacer y responder preguntas como, ¿qué tan comunes son los sistemas planetarios como el nuestro? Tim Bovaird, investigador de ANU y autor principal del nuevo estudio, dijo en un comunicado de prensa.
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