Por primera vez, un grupo de astrónomos ha observado el nacimiento de un planeta gigante cuando todavía está en proceso. Hasta ahora, se habían detectado planetas recién formados, y estrellas en proceso de formación ates de tener planetas…
El nacimiento de una estrella
Concepto artístico de un planeta formándose en el disco de una estrella joven.
Crédito: NAOJ
El hallazgo ha tenido lugar en la estrella PDS 70. Está a 370 años-luz del Sistema Solar. Es parte de un grupo de estrellas muy jóvenes. Tanto que muchas de ellas están, todavía, en proceso de formación. El grupo es conocido como Asociación estelar de Scorpius-Centaurus. Es el más cercano que podemos observar. La estrella en sí tiene unos 5,4 millones de años. Es muy joven. Especialmente si lo comparamos con los 4 600 millones de años del Sol.
Las estrellas tan jóvenes también son bastante extrañas. Normalmente, las estrellas de la misma edad que el Sol, pero menos masivas, son más pequeñas. PDS 70 solo tiene el 76% de la masa del Sol. Sin embargo, es un 25% más grande. También es mucho más tenue, brillando solo con el 33% de intensidad que nuestro astro. La estrella no es un descubrimiento reciente. Ni mucho menos. Ya se la observó en 2002.
En aquel momento ya se vio que está rodeada por un disco de material. Otra señal de que es una estrella joven. Ya que nacen a partir de nubes de polvo y gas que colapsan sobre sí mismas por algún factor externo. Como, por ejemplo, el choque entre dos nubes, o la presión del viento estelar de alguna estrella cercana. Tras el colapso de una nube, suele terminar achatándose en un disco. Cuando la estrella comienza la fusión, material que la rodea se disipa.
El nacimiento de un planeta gigante
Esta imagen muestra el disco protoplanetario de la estrella V883 Orionis.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza.
En algún momento de ese proceso, también tiene lugar la formación de planetas. Todavía no está del todo claro cuándo sucede, pero sí es antes de que el material que rodea a la estrella recién nacida se disipe. Los pequeños granos de material del disco se agrupan al chocar entre ellos. Así, van creciendo poco a poco, convirtiéndose en piedras, rocas… y subiendo en tamaño hasta que terminamos teniendo los llamados protoplanetas.
Tienen un tamaño de unos pocos cientos de kilómetros. A partir de ahí, la gravedad se encarga del resto, atrayendo más material. Hasta que, finalmente, tenemos un planeta. Al menos esa es la teoría, que se ve reforzada por las evidencias indirectas. Los astrónomos han visto en los discos que, en ocasiones, tienen huecos. Deberían ser la señal de que hay un planeta en formación, que va creando ese hueco a medida que añade material.
Hasta ahora, el nacimiento de un planeta se había visto así, de manera indirecta. Ahora, lo que se ha detectado es la formación del propio planeta en sí. El nuevo planeta se conoce como PDS 70b. Ha sido visto de forma directa en las imágenes que ha capturado SPHERE. Un instrumento instalado en el Telescopio Muy Grande de Chile. Puede analizar la luz polarizada. Es la luz en la que toda su longitud de onda está alineada en la misma dirección.
El análisis de la luz
Imagen del disco alrededor de la estrella PDS 70 (que ha sido tapada para reducir el brillo). El planeta, PDS 70b, está en la parte derecha de la imagen.
Crédito: ESO/A. Müller et al.
La luz de una estrella no está polarizada por lo general. A menos que se refleje en un disco de material. Así que, ajustando las observaciones, los astrónomos pueden destacar el material del disco, mucho más tenue que el astro, y eliminar la luz de la estrella de la imagen. Además, también observaron PDS 70 (la estrella) en espectro infrarrojo. Un disco cálido tiene más emisiones en infrarrojo que una estrella. Lo que facilita la tarea.
En la imagen se puede ver un punto de luz en la derecha. El análisis indica que no es una agrupación de material o algún detalle del disco. No está polarizado, como lo estaría el material del disco. En su lugar, es un objeto subestelar (es decir más pequeño que una estrella) masivo. Dicho de otra manera, un planeta. Si tenemos en cuenta la edad de la estrella, hay que suponer que el planeta es aun más joven. Por lo que parece que está en proceso de formación.
No es la única evidencia. El planeta es muy rojo, algo que solo encaja si hay mucho material a su alrededor. En cuyo caso, sería el material del disco que todavía está añadiendo durante su formación. Además, se ha calculado la distancia a la que está teniendo lugar el nacimiento de un planeta gigante. Está a 3 300 millones de kilómetros de su estrella. Unas 22 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Más o menos la distancia a la que está Urano.
Un planeta gigante y caliente
La Gran Mancha Roja de Júpiter fotografiada por la sonda Voyager 2.
Crédito: NASA
El nacimiento de un planeta gigante a esa distancia no tiene lugar en un entorno frío. A pesar de lo que podría pensarse. Todavía está formándose, atrayendo mucho material del disco. Así que todo eso golpea al planeta y lo calienta. Es como si hubiese una lluvia de meteoritos permanente. Se calcula que su temperatura está entre los 750 y los 1 350 ºC. La temperatura perfecta para observarlo en infrarrojo, porque es donde brilla con más fuerza.
El tamaño del planeta es de entre 1,4 y 3,4 veces el de Júpiter. Su masa es entre 5 y 12 veces la del planeta más grande del Sistema Solar. Como todavía está en formación, es difícil determinar sus características. Lo que sí parece claro es que la atmósfera del planeta tiene nubes de material. ¿Cuál exactamente? No está claro, pero podría ser agua. No es el único aspecto llamativo de todo esto. El disco mide más de 15 000 millones de kilómetros.
En el Sistema Solar, eso querría decir que se extiende mucho más allá de la distancia a la que está Neptuno. Es posible que haya un disco interior, según los astrónomos, que se extendería desde la estrella a los 2 500 millones de kilómetros. De allí, habría un gran hueco hasta los 8 000 millones de kilómetros. Un hueco producto del nacimiento de un planeta gigante. Sin embargo, no se encuentra en medio de ese hueco, sino en el borde interior.
Un sistema muy intrigante
Concepto artístico de HD 189733b, un júpiter caliente muy estudiado.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
El sistema de PDS 70 es muy interesante. No solo porque nos permite ver el nacimiento de un planeta. También porque su estudio podría ayudar a comprender cómo evolucionan los sistemas en esas primeras etapas. Es posible que PDS 70b, el planeta, esté en proceso de migración hacia el interior. Los llamados júpiteres calientes, exoplanetas muy abundantes en la Vía Láctea, no pudieron formarse cerca de sus estrellas.
Debieron moverse hasta allí desde lugares más lejanos. PDS 70b está en el borde interior del disco más cercano a la estrella, por lo que parece apoyar esa idea. En cualquier caso, con descubrimientos como este, poco a poco tendremos una idea mucho más precisa del proceso de nacimiento y evolución de los sistemas planetarios. Aunque ya se ha confirmado la existencia de casi 4 000 exoplanetas, queda mucho por recorrer.
A fin de cuentas, no podemos olvidar que han pasado poco más de 25 años desde que se descubrió el primer exoplaneta. Los primeros discos alrededor de otras estrellas fueron observados en la década de 1980. Es decir, todo es relativamente reciente. Por lo que todavía estamos mejorando nuestra comprensión de todo el proceso. Así que detectar el nacimiento de un planeta gigante, mientras está sucediendo, es la constatación de que no dejamos de avanzar…
Referencias: Bad Astronomy
Fantástico, tío!