La teoría de formación de planetas podría necesitar una revisión, tras las observaciones realizadas en la estrella 49 Ceti. Un joven astro que contiene una gran cantidad de gas a su alrededor, con una edad mayor de lo que se pensaba en los modelos actuales…

La teoría de formación de planetas no explica lo observado

49 Ceti es una estrella joven de la Vía Láctea. Tiene apenas 40 millones de años, pero es tiempo más que suficiente para que, según los modelos de teoría de formación de planetas, el disco de material a su alrededor se hubiese disipado. Es decir, debería estar en las últimas etapas del proceso de formación de planetas. El disco protoplanetario, en el que se forman los objetos que compondrán el futuro sistema planetario, por tanto, debería tener una cantidad de gas muy baja. Sin embargo, las observaciones han mostrado una imagen muy diferente.

49 Ceti pone en duda la teoría de formación de planetas
Imagen del disco de restos alrededor de 49 Ceti, obtenida por ALMA. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Higuchi et al.

Gracias al telescopio ALMA, un grupo de investigadores ha logrado determinar que 49 Ceti todavía tiene una gran cantidad de gas en su disco. En teoría, ya no debería ser un disco protoplanetario, sino un disco de restos de polvo. Las sobras, por decirlo así, que no se han incorporado a los planetas y otros objetos. En ese disco de polvo no debería haber una cantidad significativa de gas. Pero las observaciones indican lo contrario y eso apunta, además, a que los planetas que se hayan formado todavía podrían seguir creciendo.

En algunos casos, puede que los planetas tuviesen el tiempo, y material, suficiente para convertirse en planetas gigantes, como Júpiter. De ahí que sea importante entender cómo se desarrolla todo el proceso de nacimiento de nuevos planetas en torno a una estrella. En un análisis más detallado, los investigadores pudieron observar que el disco de restos de 49 Ceti contiene carbono atómico en forma de gas. Está presente en una cantidad 10 veces superior a lo que esperaban encontrar. Con la ayuda de ALMA, pudieron analizar su distribución.

La utilidad de ALMA para analizar el disco de restos de 49 Ceti

Es la primera vez, según explican, que se utiliza la capacidad de resolución de ALMA para estudiar la distribución, dentro del disco, de esos átomos de carbono. Están más repartidos que el monóxido de carbono. Estas últimas son el segundo tipo de moléculas más frecuente en el entorno de una estrella recién nacida. Las moléculas de hidrógeno son las más abundantes. En el caso de 49 Ceti, el carbono es tan abundante que los investigadores han podido detectar, incluso, la presencia de carbono-13, mucho más raro y difícil de observar que el carbono-12.

Este gráfico muestra la distribución de átomos de carbono, monóxido de carbono y polvo en el disco de 49 Ceti. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Higuchi et al.

Aproximadamente, la cantidad de carbono-13 presente es tan solo un 1% de la cantidad de carbono-12. Algo que apunta a que 49 Ceti todavía conserva una cantidad de gas más que significativa. Eso es suficiente para poner patas arriba la teoría de formación de planetas. Aunque, por otro lado, lo hace interesante, porque supone una oportunidad de perfeccionar esos modelos y comprender, mejor, cuál es la evolución del disco de material alrededor de una estrella. Cada uno de estos hallazgos no es un fracaso, sino una oportunidad de descubrimiento.

Porque esos hallazgos permiten mejorar los modelos, al encontrar escenarios que nuestra comprensión actual indican que no deberían ser posibles. La cantidad de gas presente en torno a 49 Ceti es, en realidad, propia de estrellas mucho más jóvenes, que están en una fase anterior de formación de planetas. Es decir, que están en pleno proceso de formación de su sistema planetario. En este caso, también, hay que recordar que los investigadores no tienen dudas sobre cuál es la edad de 49 Ceti y que el fallo no está, por tanto, en ese punto.

El posible origen de ese gas y por qué no encaja con la teoría de formación de planetas

Así que, teniendo en cuenta que se trata de un caso atípico, cabe hacerse la pregunta más lógica. ¿Qué podría haber provocado que 49 Ceti tenga más gas, del que se creía posible, a su alrededor? Por un lado, puede que se trate de gas que sobrevivió a la fase de disipación en la recta final de la formación de su sistema planetario. Pero no hay ningún modelo de formación planetaria que sea capaz de explicar cómo se podría conseguir llegar a un escenario como el observado en este caso. Pero la otra posibilidad es, seguramente, más descabellada.

El radiotelescopio ALMA. Crédito: ESO

Porque la otra explicación, según plantean los investigadores, es que sea gas liberado por la colisión de pequeños objetos, como cometas, a lo largo del tiempo. Pero la cantidad de colisiones necesaria, para poder explicar la abundancia de gas observada, es tan grande que tampoco encaja con los modelos que se manejan en la actualidad. Se mire por donde se mire, algo no termina de encajar. En este sentido, por tanto, volvemos a un escenario que resulta familiar en este tipo de casos. Para saber qué es lo que se está observando, hará falta más observaciones.

Por un lado, si nos ceñimos a 49 Ceti, parece claro que los modelos de formación planetaria están incompletos, porque no contemplaban posibilidades como esta. Por otro lado, sería útil descubrir más estrellas que, como esta, muestre aspectos inusuales en la recta final de la fase de formación de planetas. Esos hallazgos, cuando se produzcan, permitirán entender mejor qué es lo que flaquea. Sea como fuere, será interesante ver qué hallazgos nos esperan en 2020, y próximos años, para comprender cómo nace un sistema planetario…

Estudios

Los estudios sobre este hallazgo son: A. Higuchi, K. Saigo, H. Kobayashi et al.; «First Subarcsecond Submillimeter-wave [C i] Image of 49 Ceti with ALMA», publicado en la revista The Astrophysical Journal el 3 de octubre de 2019, que puede ser consultado en este enlace.

Y A. Higuchi, Y. Oya y S. Yamamoto; «First Detection of Submillimeter-wave [13C i] 3 P 13 P 0 Emission in a Gaseous Debris Disk of 49 Ceti with ALMA», publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 8 de noviembre de 2019. Puede ser consultado en este enlace.

Referencias: Phys