ASTROFÍSICA

Por qué los planetas tienen tamaños tan diferentes

El profesor Adrian Bejan propone una nueva explicación para la diversidad de tamaños de los cuerpos celestes en el universo: es la forma más rápida de liberar la tensión gravitatoria.

El Sistema Solar, interpretado de forma artística
El Sistema Solar, interpretado de forma artística NASA

Vivimos en un universo en el que los cuerpos que orbitan en torno a otros pueden tener los más diversos tamaños, desde bolas de gas gigantescas como Júpiter a pequeños vagabundos rocosos como Ceres. Pero, ¿por qué no son todos los cuerpos uniformes, perfectamente iguales y a la misma distancia entre sí?

“Nunca pensé que tendría algo que aportar sobre los cuerpos celestes”, dice Bejan.

Esta variedad de tamaños es conocida por los astrónomos como "jerarquía" y se encuentra a todos los niveles en el universo. El conocido profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Duke, Adrian Bejan, ha intentado explicar sus fundamentos en un artículo publicado esta semana por el Journal of Applied Physics. Bejan es especialista en termodinámica y su trabajo más conocido es la llamada "Teoría constructal", un modelo que permite explica de manera simple la complejidad de las formas que surgen en la naturaleza. Su teoría ayuda a comprender cómo se forman los copos de nieve, las depresiones de los ríos o la estructura de los pulmones, ya que explica cómo se desarrollan los sistemas para maximizar el acceso del flujo.

Su interés por explicar la "jerarquía" de los cuerpos celestes surgió a partir de la consulta de un estudiante, que le hizo sentir curiosidad sobre esta distribución de la materia en el cosmos. "Desde 1700 los científicos saben que la gravedad provoca que los objetos se hagan cada vez más grandes, pero el fenómeno de crecimiento no explica la jerarquía", asegura Bejan. "Para mi sorpresa, esta cuestión ha pasado desapercibida". Junto con Russell Wagstaff, estudiante del departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Duke, Bejan calculó cuál sería la tensión provocada por la atracción gravitatoria de cuerpos del mismo tamaño y uniformemente distribuidos por el espacio. Las simulaciones mostraron que si se cambiaba el tamaño y había cuerpos más grandes y más pequeños la tensión se reducía más rápido que si los cuerpos interaccionaban de manera uniforme.

“Es la manera más rápida de rebajar la tensión interna causada por la gravedad”

 "El descubrimiento es que la jerarquía se 'rompe' desde el mismo principio de forma espontánea", resume Bejan. La ruptura de la suspensión uniforme de los cuerpos en unos cuantos objetos mayores y menores ocurre porque es la manera más rápida de rebajar la tensión interna causada por la gravedad, explica. La tendencia natural de los sistemas para evolucionar a un estado de menor tensión es una manifestación de la Teoría constructal y se puede observar en otros fenómenos, recuerda su autor, como la forma en que se resquebrajan los suelos ante la sequía y el viento. El título de uno de sus trabajos más conocidos, de hecho, era "El universo como barro resquebrajado" (The Universe as Cracked Mud). "Nunca pensé que tendría algo que aportar sobre los cuerpos celestes", concluye, "pero por casualidad me di cuenta de que tenía la llave para abrir una nueva puerta".

Referencia: The physics origin of the hierarchy of bodies in space (the Journal of Applied Physics) DOI: 10.1063/1.4941986



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