¿Qué hay debajo de la Tierra, ya que el espacio está presente en todas direcciones? – Purvi, 17 años, India
Si has visto ilustraciones o modelos del sistema solar, te habrás dado cuenta de que todos los planetas orbitan alrededor del sol más o menos en el mismo plano, viajando en la misma dirección.
Pero ¿qué hay encima y debajo de ese plano? ¿Y por qué las órbitas de los planetas están dispuestas así, en una forma plana, en lugar de viajar cada una en un plano completamente diferente?
Soy un científico planetario que trabaja con naves espaciales robóticas, como rovers y orbitadores. Cuando mis colegas y yo los enviamos a explorar nuestro sistema solar, es importante para nosotros comprender el mapa 3D de nuestro vecindario espacial.
¿En qué dirección está "abajo"?
La gravedad de la Tierra tiene mucho que ver con lo que la gente piensa que está arriba y lo que está abajo. Las cosas caen hacia el suelo, pero esa dirección depende de dónde te encuentres.
Imagínese estar parado en algún lugar de América del Norte y apuntar hacia abajo. Si extendieras una línea desde la punta de tu dedo a través de la Tierra, esa línea señalaría "hacia arriba" a alguien en un barco en el sur del Océano Índico.
Por convención, al mirar "hacia abajo" el sistema solar, se ven los planetas orbitando en sentido antihorario. Andrzej Wojcicki/Bibliotecas de fotografías científicas vía Getty Images
En una perspectiva más amplia, "abajo" podría definirse como estar debajo del plano del sistema solar, que se conoce como eclíptica. Por convención, decimos que es por encima del plano donde se ve que los planetas orbitan en sentido antihorario alrededor del Sol, y desde abajo se ve que orbitan en sentido horario.
Más sabor 'abajo'
¿Hay algo especial en la dirección descendente con respecto a la eclíptica? Para responder a eso, tenemos que alejarnos aún más. Nuestro sistema solar está centrado en el Sol, que es sólo una de los aproximadamente 100 mil millones de estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Cada una de estas estrellas, y sus planetas asociados, orbitan el centro de la Vía Láctea, tal como los planetas orbitan sus estrellas, pero en una escala de tiempo mucho más larga. Y así como los planetas de nuestro sistema solar no están en órbitas aleatorias, las estrellas de la Vía Láctea orbitan el centro de la galaxia cerca de un plano, llamado plano galáctico.
Este plano no está orientado de la misma forma que la eclíptica de nuestro sistema solar. De hecho, el ángulo entre los dos planos es de unos 60 grados.
Una vista lateral de la galaxia NGC 4217 tomada por el Telescopio Espacial Hubble muestra cómo todas las estrellas y sus sistemas planetarios se encuentran en un solo plano. NASA Goddard, CC BI
Yendo un paso más atrás, la Vía Láctea es parte de un cúmulo de galaxias conocido como Grupo Local y (pueden ver hacia dónde va) estas galaxias generalmente caen en otro plano, llamado plano supergaláctico. El plano supergaláctico es casi perpendicular al plano galáctico, con un ángulo entre los dos planos de aproximadamente 84,5 grados.
La forma en que estos cuerpos terminan viajando por caminos cercanos al mismo plano tiene que ver con cómo se formaron en primer lugar.
El colapso de la nebulosa solar.
El material que eventualmente formaría el Sol y los planetas del Sistema Solar comenzó como una nube difusa y muy grande de gas y polvo llamada nebulosa solar. Cada partícula dentro de la nebulosa solar tenía una pequeña cantidad de masa. Como cualquier masa ejerce una fuerza gravitacional, estas partículas se atraían entre sí, aunque muy débilmente.
Las partículas de la nebulosa solar comenzaron a moverse muy lentamente. Pero durante un largo período de tiempo, la atracción mutua que sentían estas partículas debido a la gravedad hizo que la nube comenzara a replegarse sobre sí misma y a encogerse.
También habría una rotación general muy pequeña de la nebulosa solar, tal vez debido a la atracción gravitacional de una estrella que pasa. A medida que la nube colapsara, esta rotación aumentaría en velocidad, del mismo modo que un patinador artístico gira cada vez más rápido mientras tira de sus brazos hacia su cuerpo.
Vea cómo las partículas de las nubes chocaron y finalmente se agruparon.
A medida que la nube seguía reduciéndose, las partículas individuales se acercaban y tenían cada vez más interacciones que afectaban su movimiento, tanto debido a la gravedad como a las colisiones entre ellas. Estas interacciones provocaron que partículas individuales en órbitas alejadas de la dirección de rotación general de la nube reorientaran sus órbitas.
Por ejemplo, si una partícula que desciende a través de un plano orbital choca con una partícula que pasa por ese plano, la interacción tendería a cancelar ese movimiento vertical y reorientar sus órbitas dentro del plano.
Finalmente, lo que alguna vez fue una nube amorfa de partículas colapsó en forma de disco. Luego, las partículas en órbitas similares comenzaron a agruparse, formando finalmente el Sol y todos los planetas que lo orbitan hoy.
A escalas mucho mayores, tipos similares de interacciones son probablemente lo que terminó confinando a la mayoría de las estrellas que forman la Vía Láctea en el plano galáctico, y a la mayoría de las galaxias que forman el Grupo Local en el plano supergaláctico.
Las orientaciones de los planos eclíptico, galáctico y supergaláctico vuelven a la dirección aleatoria inicial de rotación de las nubes de las que se originaron.
Viajando en cualquier dirección lejos de la Tierra, eventualmente encontrarás galaxias con sus propias orientaciones de arriba a abajo. NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee y P. Oesch (Universidad de California, Santa Cruz), R. Bouwens (Universidad de Leiden) y el equipo HUDF09 Entonces, ¿qué hay debajo de la Tierra?
Así que no hay nada especial en la dirección que definimos como "hacia abajo" en relación con la Tierra, aparte del hecho de que no hay muchas órbitas alrededor del Sol en esa dirección.
Si avanzas lo suficiente en esa dirección, eventualmente encontrarás otras estrellas con sus propios sistemas planetarios orbitando en orientaciones completamente diferentes. Y si vas aún más lejos, puedes encontrarte con otras galaxias con sus propios planos de rotación.
Esta pregunta resalta uno de mis aspectos favoritos de la astronomía: pone todo en perspectiva. Si le preguntaras a cien personas en tu calle: "¿Hacia dónde se baja?" cada uno de ellos apuntaría en la misma dirección. Pero imagínense si le hicieran esa pregunta a personas alrededor de la Tierra, o a formas de vida inteligentes en otros sistemas planetarios o incluso en otras galaxias. Todos apuntarían en diferentes direcciones.
Y como la curiosidad no tiene límite de edad, adultos, cuéntanos también qué te estás preguntando. No podremos responder todas las preguntas, pero haremos nuestro mejor esfuerzo.
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