Revelados nuevos secretos del nacimiento de planetas

La semana pasada les hablaba de la importancia del agua en la formación planetaria (Facchini, 2024). Hoy, volvemos a hablar de ese campo de investigación pero desde otra perspectiva. El motivo es que se han publicado tres artículos (Garufi, 2024; Ginski, 2024; Valegård, 2024) que revelan algunos secretos que hay en lo que al nacimiento de planetas se refiere. Los estudios han sido posible gracias a las imágenes captadas por el VLT (Very Large Telescope) del ESO en Chile y supone uno de los más grandes estudios realizados acerca de los discos de formación planetaria. Hasta la fecha, se han descubierto más de 5.000 planetas orbitando a otras estrellas, a menudo dentro de sistemas solares radicalmente distintos al nuestro. Con esta investigación se puede comprender dónde y cómo surge esa gran diversidad.

En la investigación se analizan más de 80 estrellas jóvenes que podrían tener planetas en formación a su alrededor. Así, los astrónomos han obtenido una gran cantidad de datos que están ayudando a revelar los secretos de la formación planetaria. Además, al haber analizado varias zonas de nuestra galaxia, la variedad de datos es considerable y permite obtener interesantes conclusiones. Christian Ginski, profesor de la Universidad de Galway (Irlanda), autor principal de uno de los artículos publicados en Astronomy & Astrophysics reconoce que «esto supone un cambio fundamental en nuestro campo de estudio. Hemos pasado del intenso estudio de sistemas estelares individuales a esta enorme visión general de regiones enteras de formación estelar».

disco protoplanetario en espiral — Composición de imágenes que muestra el disco de formación planetaria MWC 758, a unos 500 años luz de distancia en la región de Tauro. El color amarillo representa las observaciones infrarrojas obtenidas con SPHERE mientras que las regiones azules corresponden a observaciones realizadas con ALMA || Créditos: ESO/A. Garufi et al.; R. Dong et al.; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) (Ampliar).

Gran diversidad en el nacimiento de planetas

En total se han estudiado 86 estrellas en tres regiones de formación estelar:

Nube de Tauro (situada a unos 600 años luz de la Tierra). Se observaron 43 estrellas, aunque solo se detectaron discos de formación planetaria en 39 de ellas.
Región de Camaleón I (situadas a unos 600 años luz de la Tierra). Se observaron 20 estrellas, detectando discos de formación planetaria alrededor de 13 de ellas.
Nube de Orión, situada a unos 1.600 años luz en la famosa nebulosa donde nacen estrellas más masivas que nuestro Sol. Se observaron 23 estrellas, detectando discos de formación planetaria alrededor de 10 de ellas.

nacimiento de planetas en Tauro — Discos de formación planetaria alrededor de estrellas jóvenes y su ubicación dentro de la nube rica en gas de Tauro. La imagen de fondo es una visión infrarroja de la región, captada por IRAS (Infrared Astronomical Satellite) || Créditos: ESO/A. Garufi et al.; IRAS (Ampliar).

nacimiento de planetas en Camaleon I — Discos de formación planetaria alrededor de estrellas jóvenes y su ubicación dentro de la nube rica en gas de Camaleón I. La imagen de fondo muestra una vista infrarroja de Camaleón I captada por el Observatorio Espacial Herschel || Créditos: ESO/C. Ginski et al.; ESA/Herschel (Ampliar).

Las imágenes que nos ofrece el VLT muestran la extraordinaria diversidad de discos de formación planetaria. «Algunos de estos discos muestran enormes brazos espirales presumiblemente impulsados por el intrincado ballet de planetas en órbita», añade Ginski. «Otros muestran anillos y grandes surcos generados por la formación de planetas. También los hay que parecen lisos y casi inactivos en medio de todo este ajetreo de actividad», explica Antonio Garufi, astrónomo del Observatorio de Astrofísica de Arcetri del INAF (Italia), autor principal del artículo relacionado con la nube de Tauro.

El particular nacimiento de planetas en Orión

El gran equipo de investigadores, compuesto por científicos de 10 países, ha podido obtener ya algunas conclusiones sobre el nacimiento de planetas dependiendo de la región observada. Cabe destacar que en Orión descubrieron que las estrellas en grupos de dos o más tenían menos probabilidades de tener grandes discos de formación planetaria. Se trata de un resultado significativo porque, a diferencia de nuestro Sol, la mayoría de las estrellas de nuestra galaxia tienen compañeras. Por otro lado, el desigual aspecto de los discos en la región de Orión sugiere la posibilidad de la existencia de grandes planetas masivos incrustados lo que provocaría la deformación y desalineación observada en los discos.

nacimiento de planetas en Orion — Discos de formación planetaria alrededor de estrellas jóvenes y su ubicación dentro de la nube rica en gas de Orión, a unos 1600 años luz de la Tierra. La imagen de fondo muestra una vista infrarroja de Orión captada por IRAS (Infrared Astronomical Satellite) || Créditos: ESO/P.-G. Valegård et al.; IRAS (Ampliar).

Diminutos discos protoplanetarios

Si bien es cierto que los discos de formación planetaria se extienden a distancias que son cientos de veces más grandes que la distancia que separa la Tierra y el Sol, al estar tan alejados de nosotros hace que se vean como diminutos puntos en el cielo. Sin duda fue un reto observar estos lugares de nacimiento de planetas y es por ello que emplearon el instrumento de óptica adaptativa SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) del VLT. Por otro lado, ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) proporcionó detallada información sobre la cantidad de polvo que rodea a algunas de las estrellas.

De este modo, SPHERE capta la luz dispersada por el polvo de la estrella anfitriona, mientras que ALMA registra la radiación emitida directamente por el propio polvo. Estas observaciones combinadas ayudan a la comunidad astronómica a comprender cómo pueden formarse los planetas en los discos polvorientos que rodean a las estrellas jóvenes. Además, tuvieron datos adicionales del instrumento X-shooter también en el VLT para captar datos observando con un gran ancho de banda.

selección de discos protoplanetarios — Pequeña selección del sondeo que muestra 10 discos de las tres regiones de nuestra galaxia observadas en los artículos. V351 Ori y V1012 Ori se encuentran en la más distante de las tres regiones, la nube de Orión. DG Tau, T Tau, HP Tau, MWC758 y GM Aur se encuentran en la región de Tauro, mientras que HD 97048, WW Cha y SZ Cha están en Camaleón I || Créditos: ESO/C. Ginski, A. Garufi, P.-G. Valegård et al (Ampliar).

Vistas a futuro

A medida que avanza la tecnología, el equipo espera profundizar aún más en el corazón de los sistemas de nacimiento de planetas. El gran espejo de 39 metros del próximo ELT (Extremely Large Telescope), permitirá estudiar las regiones más internas de estos discos donde podrían estar formándose planetas rocosos como el nuestro.

Mientras eso llega, al menos disponemos de las espectaculares imágenes obtenidas recientemente. Sin duda son un tesoro de datos que ayuda a desentrañar algunos de los misterios de la formación planetaria. Me gustaría terminar con las palabras de Per-Gunnar Valegård, estudiante de doctorado en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos), que dirigió el estudio relacionado con la región de Orión. «Es casi poético que los procesos que marcan el inicio del viaje hacia la formación de planetas y, en última instancia, la vida en nuestro propio Sistema Solar, sean tan hermosos».

Artículos científicos relacionados

Facchini, S. et al (2024). Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk. Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-024-02207-w (Ver).

Garufi, A. et al (2024). The SPHERE view of the Taurus star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs. Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202347586 (Ver).

Ginski, C. et al (2024). The SPHERE view of the Chamaeleon I star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs. Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202244005 (Ver).

Valegård, P.-G. et al (2024). Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): The SPHERE view of the Orion star-forming region. Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202347452 (Ver).

Referencias

Groundbreaking survey reveals secrets of planet birth around dozens of stars. ESO Press Release, eso2405 (Ver).
Un sondeo pionero revela los secretos del nacimiento de los planetas alrededor de docenas de estrellas. ESO Nota de Prensa, eso2405es (Ver).
Astronomers reveal a new link between water and planet formation. ESO Press Release, eso2404 (Ver).