A 370 años luz de nosotros, un sistema solar está haciendo planetas bebés. La estrella en el centro de todo es joven, solo tiene unos 6 millones de años. Y sus bebés son dos planetas enormes, probablemente ambos gigantes gaseosos, alimentados con materia gaseosa del disco circunsolar de la estrella.
La estrella anfitriona en este sistema se llama PDS 70. PDS 70 es un poco más pequeña y menos masiva que nuestro Sol, y todavía está acumulando materia. Esta joven estrella es una estrella T Tauri, lo que básicamente significa que son muy jóvenes y recién comienzan en la vida. Debido a que es muy joven, los planetas todavía están en proceso de formarse en órbita a su alrededor. Y ver que los planetas nacientes todavía se están formando es algo en lo que los astrónomos recién ahora comienzan a mejorar.
"Esta es la primera detección inequívoca de un sistema de dos planetas que crea una brecha de disco".
Julien Girard, Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.
Lo que hace que las imágenes de estos planetas jóvenes aún en formación sean interesantes es que son evidencia que respalda nuestra teoría de larga data de cómo se forman los planetas en los sistemas solares jóvenes. Esa teoría se llama Hipótesis Nebular y ha existido durante décadas, pero sin la evidencia observacional que la respalde.
La hipótesis nebular
Las estrellas se forman a partir de nubes masivas de hidrógeno principalmente llamadas nubes moleculares. Las nubes moleculares son gravitacionalmente inestables y el gas tiende a agruparse. Eventualmente, uno de estos grupos comienza a acumularse y se hace más y más grande. Mientras lo hace, la nube se aplana como un panqueque y comienza a girar, y cuando el grupo central se vuelve lo suficientemente denso, se enciende en una fusión y nace una estrella. Muchas estrellas están en sistemas binarios, cuando dos estrellas se forman a partir de la nube molecular.
Pero la estrella en el centro no es el único grupo. Otros grupos más pequeños se forman en el gas giratorio y pueden formarse en planetas. Algunos de los planetas gaseosos, como Júpiter y Saturno en nuestro propio Sistema Solar, pueden hacerse realmente grandes. (Los astrónomos a veces se refieren a Júpiter y Saturno como "estrellas fallidas" porque estaban en camino de convertirse en estrellas, pero no pudieron llegar allí).
Si pudieras congelar el proceso allí, verías una estrella joven en el centro de una nube de gas plana y giratoria. Pero en el gas se verían huecos en forma de anillo, donde los planetas están ocupados barriendo material y convirtiéndose, bueno, en planetas. Ese proceso se llama acreción. Y ya no es una nube molecular, ahora se llama "disco protoplanetario", porque tiene forma de disco y se están formando protoplanetas.
Y eso es exactamente lo que los astrónomos ven.
Ver los planetas reales
Lo bueno de estas nuevas imágenes es que no solo podemos ver las brechas y los anillos que indican la presencia de un planeta, también podemos ver los planetas reales. Y es solo la segunda vez que vemos con certeza un sistema de dos planetas haciendo huecos en el disco. (Un sistema de cuatro planetas llamado HR 8799 fue fotografiado en 2008.)
"Nos sorprendió mucho cuando encontramos el segundo planeta".
Sebastiaan Haffert, autor principal, Observatorio de Leiden.
"Esta es la primera detección inequívoca de un sistema de dos planetas tallando una brecha de disco", dijo Julien Girard, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.
En este nuevo estudio, publicado en la edición del 3 de junio de Nature Astronomy, el equipo de astrónomos utilizó el Espectrógrafo MUSE en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral.
Ver dentro de un disco protoplanetario es una tarea difícil. La estrella no solo es realmente brillante, dominando la imagen, sino que todo el gas y el polvo en el disco pueden bloquear la luz proveniente de los planetas en formación. El instrumento MUSE tiene el poder de bloquear la luz emitida por el hidrógeno en la nube, que es una señal de que el hidrógeno se acumula en los planetas en formación.
"Nos sorprendió mucho cuando encontramos el segundo planeta", dijo Sebastiaan Haffert del Observatorio Leiden, autor principal del artículo.
“Con instalaciones como ALMA, Hubble o grandes telescopios ópticos terrestres con óptica adaptativa, vemos discos con anillos y espacios por todas partes. La pregunta abierta ha sido, ¿hay planetas allí? En este caso, la respuesta es sí ", explicó Girard.
Lo que el equipo vio fue un planeta llamado PDS 70c. (Otro planeta en el mismo sistema, llamado PDS 70b, fue descubierto por primera vez hace aproximadamente un año).
El nuevo planeta, PDS 70c, está cerca del borde exterior del disco y está aproximadamente a 3.300 millones de millas de la estrella. Esa es aproximadamente la misma distancia que Neptuno está del Sol. Los astrónomos solo tienen estimaciones preliminares de la masa del planeta, pero estiman que PDS 70c es entre 1 y 10 veces más grande que Júpiter.
El planeta previamente descubierto, PDS 70b, está a unos 2 mil millones de millas de la estrella, casi lo mismo que Urano en nuestro Sistema Solar. Su masa es entre 4 y 17 veces la masa de Júpiter.
Ahora esperamos. Para el telescopio James Webb
Obtener imágenes de estos exoplanetas jóvenes es una especie de feliz accidente para el espectrógrafo MUSE. El instrumento fue desarrollado inicialmente para estudiar galaxias y cúmulos estelares. Pero resulta que es bueno detectar exoplanetas en el proceso de formación. Y ese accidente ha ayudado a mover la hipótesis nebular de la hipótesis a la teoría aceptada.
“Este nuevo modo de observación fue desarrollado para estudiar galaxias y cúmulos estelares a mayor resolución espacial. Pero este nuevo modo también lo hace adecuado para la obtención de imágenes de exoplanetas, que no fue el controlador científico original para el instrumento MUSE ”, dijo Haffert.
En el futuro, (el futuro que se retrasa cada vez más), el telescopio espacial James Webb (JWST) avanzará en el estudio de los planetas jóvenes que se forman en estos discos. Una vez que termina la espera interminable de ese telescopio espacial avanzado, su potencia debería permitir a los astrónomos concentrarse en longitudes de onda de luz muy específicas que se emiten al acumular hidrógeno.
Eso significa que los científicos podrán medir la temperatura del gas de hidrógeno en el disco, así como su densidad. Conocer ambas cosas nos ayudará a comprender realmente cómo se forman los planetas gigantes gaseosos.
Pero por ahora, al menos tenemos imágenes de los planetas, y cuando los astrónomos miran hacia la galaxia y ven estos jóvenes sistemas estelares, y las brechas en los discos, pueden estar seguros de que efectivamente hay planetas allí.
