Durante décadas, la visión más ampliamente aceptada de cómo se formó nuestro Sistema Solar ha sido la Hipótesis Nebular. Según esta teoría, el Sol, los planetas y todos los demás objetos del Sistema Solar se formaron a partir de material nebuloso hace miles de millones de años. Este polvo experimentó un colapso gravitacional en el centro, formando nuestro Sol, mientras que el resto del material formó un anillo de escombros circunestelar que se unió para formar los planetas.
Gracias al desarrollo de telescopios modernos, los astrónomos han podido sondear otros sistemas estelares para probar esta hipótesis. Desafortunadamente, en la mayoría de los casos, los astrónomos solo han podido observar anillos de escombros alrededor de las estrellas con indicios de planetas en formación. Fue solo recientemente que un equipo de astrónomos europeos pudo capturar una imagen de un planeta recién nacido, lo que demuestra que los anillos de escombros son de hecho el lugar de nacimiento de los planetas.
La investigación del equipo apareció en dos artículos que se publicaron recientemente en Astronomía y Astrofísica, titulado "Descubrimiento de un compañero de masa planetaria dentro del espacio del disco de transición alrededor del PDS 70" y "Caracterización orbital y atmosférica del planeta dentro del espacio del disco de transición del PDS 70". El equipo detrás de ambos estudios incluía miembros del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA), así como múltiples observatorios y universidades.
En aras de sus estudios, los equipos seleccionaron PDS 70b, un planeta que fue descubierto a una distancia de 22 Unidades Astronómicas (UA) de su estrella anfitriona y que se creía que era un cuerpo recién formado. En el primer estudio, dirigido por Miriam Keppler del Instituto Max Planck de Astronomía, el equipo indicó cómo estudiaron el disco protoplanetario alrededor de la estrella PDS 70.
PDS 70 es una estrella T Tauri de baja masa ubicada en la constelación Centaurus, aproximadamente a 370 años luz de la Tierra. Este estudio se realizó utilizando imágenes de archivo en la banda del infrarrojo cercano tomadas por el instrumento de investigación de búsqueda de exoplanetas de alto contraste espectrofotométrico (SPHERE) en el Very Large Telescope (VLT) de ESO y el generador de imágenes coronagráficas de infrarrojo cercano en el telescopio Gemini South .
Usando estos instrumentos, el equipo realizó la primera detección robusta de un planeta joven (PDS 70b) orbitando dentro de un espacio en el disco protoplanetario de su estrella y se ubicó aproximadamente a tres mil millones de kilómetros (1.86 mil millones de millas) de su estrella central, aproximadamente la misma distancia entre Urano y el sol En el segundo estudio, dirigido por Andre Muller (también del MPIA), el equipo describe cómo utilizaron el instrumento SPHERE para medir el brillo del planeta a diferentes longitudes de onda.
A partir de esto, pudieron determinar que PDS 70b es un gigante gaseoso que tiene aproximadamente nueve masas de Júpiter y una temperatura de la superficie de aproximadamente 1000 ° C (1832 ° F), lo que lo convierte en un "Super Júpiter caliente" particularmente. El planeta debe ser más joven que su estrella anfitriona, y probablemente todavía esté creciendo. Los datos también indicaron que el planeta está rodeado de nubes que alteran la radiación emitida por el núcleo planetario y su atmósfera.
Gracias a los avanzados instrumentos utilizados, el equipo también pudo adquirir una imagen del planeta y su sistema. Como puede ver en la imagen (publicada en la parte superior) y en el video a continuación, el planeta es visible como un punto brillante a la derecha del centro ennegrecido de la imagen. Esta región oscura se debe a una corongrafía, que bloquea la luz de la estrella para que el equipo pueda detectar al compañero mucho más débil.
Como Miriam Keppler, una estudiante posdoctoral en el MPIA, explicó en un reciente comunicado de prensa de ESO:
“Estos discos alrededor de estrellas jóvenes son los lugares de nacimiento de los planetas, pero hasta ahora solo un puñado de observaciones han detectado indicios de planetas bebés en ellos. El problema es que hasta ahora, la mayoría de estos candidatos planetarios podrían haber sido características del disco ".
Además de detectar el joven planeta, los equipos de investigación también notaron que ha esculpido el disco protoplanetario que orbita la estrella. Esencialmente, la órbita del planeta ha trazado un agujero gigante en el centro del disco después de acumular material. Esto significa que el PDS 70b todavía se encuentra cerca de su lugar de nacimiento, es probable que todavía acumule material y que continúe creciendo y cambiando.
Durante décadas, los astrónomos han sido conscientes de estas brechas en el disco protoplanetario y especularon que fueron producidas por un planeta. Ahora, finalmente tienen la evidencia para apoyar esta teoría. Como André Müller explicó:
“Los resultados de Keppler nos dan una nueva ventana a las primeras etapas complejas y poco entendidas de la evolución planetaria. Necesitábamos observar un planeta en el disco de una estrella joven para comprender realmente los procesos detrás de la formación del planeta.“
Estos estudios serán de gran ayuda para los astrónomos, especialmente cuando se trata de modelos teóricos de formación y evolución de planetas. Al determinar las propiedades atmosféricas y físicas del planeta, los astrónomos han podido probar aspectos clave de la Hipótesis Nebular. El descubrimiento de este joven planeta cubierto de polvo no hubiera sido de no ser por las capacidades del instrumento ESHERE de ESO.
Este instrumento estudia exoplanetas y discos alrededor de estrellas cercanas utilizando una técnica conocida como imágenes de alto contraste, pero también se basa en estrategias avanzadas y técnicas de procesamiento de datos. Además de bloquear la luz de una estrella con un coronógrafo, SPHERE puede filtrar las señales de débiles compañeros planetarios alrededor de estrellas jóvenes y brillantes en múltiples longitudes de onda y épocas.
Como el profesor Thomas Henning, el director de MPIA, el coinvestigador alemán del instrumento SPHERE y autor principal de los dos estudios, declaró en un reciente comunicado de prensa de MPIA:
“Después de diez años de desarrollar nuevos instrumentos astronómicos poderosos como SPHERE, este descubrimiento nos muestra que finalmente podemos encontrar y estudiar planetas en el momento de su formación. Ese es el cumplimiento de un sueño largamente deseado ".
Las observaciones futuras de este sistema también permitirán a los astrónomos probar otros aspectos de los modelos de formación de planetas y aprender sobre la historia temprana de los sistemas planetarios. Estos datos también ayudarán a determinar cómo se formó y evolucionó nuestro propio Sistema Solar durante su historia temprana.
