El telescopio espacial Hubble de la NASA, ha fotografiado la formación de un protoplaneta similar a Júpiter mediante lo que los investigadores describen como un “proceso intenso y violento”. Este descubrimiento respalda una teoría debatida durante mucho tiempo sobre cómo se forman los planetas como Júpiter, llamada “inestabilidad del disco”.
El nuevo planeta en formación está incrustado en un disco protoplanetario de polvo y gas con una distintiva estructura espiral, que gira alrededor de una estrella joven que se estima que tiene alrededor de 2 millones de años. Esa es aproximadamente la edad en la que en nuestro sistema solar se estaban formando planetas. (Actualmente, la edad del sistema solar es de 4.600 millones de años).
“La naturaleza es inteligente; puede formar planetas en una variedad de formas diferentes”, dijo Thayne Currie del Telescopio Subaru y Eureka Scientific, e investigador principal del estudio.
Todos los planetas están hechos de material que se originó en un disco circunestelar. La teoría dominante para la formación de planetas jovianos se llama “acreción del núcleo”, un enfoque que sostiene que los planetas inmersos en el disco van creciendo acretando objetos pequeños (con tamaños que van desde granos de polvo hasta cantos rodados) con los que chocan mientras orbitan a su estrella. Este núcleo lentamente va acumulando gas del disco. Por el contrario, el enfoque de inestabilidad del disco es un modelo que sostiene que a medida que se enfría un disco masivo alrededor de una estrella, la gravedad hace que el disco se rompa rápidamente en uno o más fragmentos de masa planetaria.
El planeta recién formado, llamado AB Aurigae b, es probablemente unas nueve veces más masivo que Júpiter y orbita a su estrella anfitriona a una distancia de casi 14.000 millones de kilómetros, más del doble de lejos que de Plutón a nuestro Sol. A esa distancia, llevaría mucho tiempo, si es que llega a ocurrir, que se formara un planeta del tamaño de Júpiter por acreción del núcleo. Esto lleva a los investigadores a concluir que la inestabilidad del disco ha permitido que este planeta se forme a una distancia tan grande. Y está en un marcado contraste con las expectativas de formación de planetas por el modelo de acreción de núcleo ampliamente aceptado.
El nuevo análisis combina datos de dos instrumentos del Hubble: el Imaging Spectrograph del telescopio espacial y la Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph. Estos datos se compararon con los de un instrumento de imágenes de planetas de última generación llamado SCExAO del Telescopio Subaru de Japón, de 8,2 metros, ubicado en la cumbre de Mauna Kea, Hawái. La gran cantidad de datos de los telescopios espaciales y terrestres resultó fundamental, porque es muy difícil distinguir entre los planetas jóvenes y las características complejas del disco que no están relacionadas con los planetas.
Créditos: Ciencia: NASA, ESA, Thayne Currie (Telescopio Subaru, Eureka Scientific Inc.); Procesamiento de imágenes: Thayne Currie (Telescopio Subaru, Eureka Scientific Inc.), Alyssa Pagan (STScI).
“Interpretar este sistema es extremadamente desafiante”, dijo Currie. “Esta es una de las razones por las que necesitábamos el Hubble para este proyecto: una imagen limpia para separar mejor la luz del disco y de cualquier planeta”.
La propia naturaleza también nos ayudó: el vasto disco de polvo y gas que gira alrededor de la estrella AB Aurigae está inclinado casi de frente respecto a nuestra perspectiva desde la Tierra.
Currie enfatizó que la longevidad del Hubble ha desempeñado un papel importante en ayudar a los investigadores a medir la órbita del protoplaneta. Originalmente se consideraba de manera escéptica que AB Aurigae b fuera un planeta. Los datos de archivo del Hubble, combinados con imágenes de Subaru, demostraron ser un punto de inflexión para cambiar de opinión.
“No pudimos detectar este movimiento en el orden de uno o dos años”, dijo Currie. “Hubble proporcionó una línea base de tiempo, combinada con datos de Subaru, de 13 años, que fue suficiente para poder detectar el movimiento orbital”.
“Este resultado aprovecha las observaciones terrestres y espaciales y podemos retroceder en el tiempo con las observaciones de archivo del Hubble”, agregó Olivier Guyon de la Universidad de Arizona, Tucson, y el Telescopio Subaru, Hawái. “AB Aurigae b ahora se ha analizado en múltiples longitudes de onda y ha surgido una imagen consistente, una que es muy sólida”.
Los resultados del equipo se publicaron en la edición del 4 de abril de Nature Astronomy.
“Este nuevo descubrimiento es una fuerte evidencia de que algunos planetas gigantes gaseosos pueden formarse por el mecanismo de inestabilidad del disco”, enfatizó Alan Boss, de la Carnegie Institution of Science en Washington, DC. “Al final, la gravedad es todo lo que cuenta, ya que los restos del proceso de formación de estrellas terminarán siendo atraídos por la gravedad para formar planetas, de una forma u otra”.
Comprender los primeros días de la formación de planetas similares a Júpiter proporciona a los astrónomos un contexto más rico sobre la historia de nuestro propio sistema solar. Este descubrimiento abre el camino para futuros estudios de la composición química de discos protoplanetarios como AB Aurigae, incluso con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, D.C.
Edición: R. Castro.