Un nuevo estudio sugiere que los planetas podrían formarse en mucho menos tiempo del que se consideraba necesario. Algo que, de ser cierto, ayudaría a entender mejor cómo evolucionan los discos protoplanetarios, y el sistema en sí mismo, durante las primeras etapas de su existencia…
¿En cuánto tiempo podrían formarse los planetas?
Al observar el cosmos, los investigadores a menudo son capaces de observar los discos circunestelares que rodean a las estrellas jóvenes. Son, en realidad, discos protoplanetarios. De ellos saldrá el futuro sistema planetario. Sin embargo, al analizar la cantidad de material presente en el disco, se suele determinar que no hay suficiente material como para dar nacimiento a planetas grandes. Algo que resulta desconcertante y que, en realidad, podría tener una explicación tan sencilla como, simplemente, en qué momento se estudie un disco de material.
En un nuevo estudio, se explica que, seguramente, lo que está sucediendo no es que haya un misterio en torno a dónde está esa masa faltante. El problema es, simplemente, que se observa el disco demasiado tarde. Hay que observar sistemas todavía más jóvenes que los ya analizados, para poder entender el proceso. Sin embargo, no es tan sencillo como podría sonar. Hay que recordar que la hipótesis nebular es la mejor explicación para la formación de los planetas. En esencia, todo comienza con la formación de la estrella.
En las etapas finales del proceso, el material sobrante forma un disco a su alrededor, del que emergerán los planetas que orbitarán alrededor de la estrella. Este proceso, sin embargo, es muy difícil de observar. En un sistema muy joven, los canales de polvo bloquean la luz del astro, impidiendo observar el proceso de formación. Con la llegada de telescopios como ALMA, o el Telescopio Muy Grande, ha sido posible entender mejor cómo nacen los planetas. En 2019, por ejemplo, se observaron franjas en un disco protoplaneario, y los planetas responsables.
El problema de la masa
A través de esas observaciones, con el paso del tiempo se ha podido medir la cantidad de material presente en esos discos. En los estudios de discos protoplanetarios de 1 a 3 millones de años, se ha observado algo llamativo. No poseen suficiente material para formar ni siquiera un planeta como Júpiter. Por lo que la idea de que se pudiese formar algo como el Sistema Solar, con cuatro planetas gigantes, sería imposible. Eso lleva a una pregunta inevitable. ¿Dónde va a parar toda esa masa? Porque, obviamente, sistemas como el nuestro son posibles.
En este nuevo estudio se sugiere que no falta masa. Es necesario, en su lugar, observar discos protoplanetarios más jóvenes. Los investigadores han intentado determinar si los discos, durante la fase de formación de la estrella, contienen suficiente material para explicar la formación de los exoplanetas más masivos detectados. Para conseguirlo, los investigadores se fijan en sistemas mucho más jóvenes. Recurrieron a las protoestrellas. Astros que todavía están en la fase de acumulación de material. En este caso, se fijaron en la nube molecular de Perseo.
Es una enorme región de formación de estrellas, localizada a 1000 años-luz de la Tierra. Las protoestrellas estudiadas se encontraban en el centro de sus sistemas estelares, cuyos planetas estaban en formación. Se calculó que tenían edades de entre 100 000 y 500 000 años, apenas un suspiro en escala astronómica. A partir de ahí, los investigadores pudieron analizar discos de material de diferentes edades. Los dividieron en tres grupos: clase 0, 1 y 2. Cada clase de protoestrella se encuentra en una fase diferente de su evolución.
Entendiendo los discos de las protoestrellas
En el caso de la clase 0, se trata de sistemas en las primeras etapas de la formación de planetas. El disco protoplanetario de una protoestrella de clase 0 es más denso. Hay menos material que haya sido usado para la formación de planetas, en comparación a lo que se observa en los de clase 1 o clase 2. La nomenclatura está relacionada con la cantidad de luz infrarroja emitida por el disco. El material que contiene es más frío que la superficie de la estrella. Por lo que es posible detectar la presencia de ese material en el espectro infrarrojo.
A medida que el disco va perdiendo material, se vuelve menos denso. En consecuencia, emite menos energía infrarroja. Las observaciones con ALMA y el Telescopio Muy Grande han permitido medir la luz emitida por los granos de arena. Al medirla, es posible determinar la masa que contienen. Así, han observado que la cantidad de material en un sistema mucho más joven sí es suficiente para explicar la formación de planetas gigantes. De hecho, han comparado sus mediciones con la masa de más de 2000 exoplanetas conocidos.
En cada caso, midieron cantidades de masa que serían suficientes para explicar la formación de los exoplanetas observados. Además, los investigadores también compararon la cantidad de polvo en diferentes regiones. Compararon los discos de la nube molecular de Perseo con los de la nube molecular de Orión. Así, en Perseo observaron discos con 158 veces la masa de la Tierra, en el caso de la clase 0. En la clase 1, observaron discos con alrededor de 52 masas terrestres. En Orión, también observaron una cifra muy similar. Pero los discos de clase 0 eran más masivos en Perseo.
Los planetas podrían formarse en apenas miles de años
El resultado indica que las características iniciales de la nube podrían ser un factor clave. Podrían provocar que los discos, en cada una de esas clases, tengan cantidades de masa diferentes entre sí (al comparar una nube con otra). Todo esto es muy interesante porque permitirá comprender en cuánto tiempo podrían formarse los planetas. Así como, por supuesto, las particularidades del disco de material que rodea a una protoestrella. Pero, especialmente, es muy valioso por la información que aporta respecto al proceso de formación de los planetas.
Los investigadores determinan que estos discos jóvenes tienen material suficiente para formar los planetas. No solo eso,los planetas podrían formarse en los primeros 500 000 años de la evolución de la estrella. Esto podría suponer una revolución más profunda de lo que podría pensarse. El disco protoplanetario siempre ha sido el material que rodea a una estrella en sus primeras etapas. El estudio, sin embargo, coloca la formación de planetas en un punto anterior, durante la formación de la propia estrella. Es un proceso más rápido.
Eso, a su vez, también cambia las condiciones del disco de material. Se ve sujeto a unas condiciones diferentes cuando la estrella todavía está en fase de protoestrella. Sea como fuere, en cualquier caso, el estudio permitirá entender qué esperar (y qué buscar) al analizar estrellas formadas en los últimos millones de años. También parece haber resuelto el dilema de la masa de un disco. No faltaba nada, simplemente, se estaba observando demasiado tarde. Algo irónico porque, en la escala astronómica, 1 millón de años es muy poco. Pero un planeta tarda todavía menos en formarse…
Estudio
El estudio es Ł. Tychoniec, C. Manara et al.; «Dust masses of young disks: constraining the initial solid reservoir for planet formation». Se publicará en la revista Astronomy & Astrophysics. Puede consultarse en arXiv.
Referencias: Universe Today
