Secretos del nacimiento de planetas alrededor de docenas de estrellas

Un sondeo pionero revela los secretos del nacimiento de los planetas alrededor de docenas de estrellas,

Las impresionantes imágenes del sondeo, captadas con el VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, representan una de las mayores investigaciones realizadas hasta ahora sobre discos de formación planetaria. El trabajo, dividido en tres estudios, reúne observaciones de más de 80 estrellas jóvenes que podrían tener planetas formándose a su alrededor, proporcionando a los astrónomos una gran cantidad de datos y conocimientos únicos sobre cómo surgen los planetas en diferentes regiones de nuestra galaxia.

"Esto supone un cambio fundamental en nuestro campo de estudio", afirma Christian Ginski, profesor de la Universidad de Galway (Irlanda), y autor principal de uno de los tres nuevos estudios.

Hasta la fecha, se han descubierto más de 5000 planetas en órbita a estrellas distintas del Sol, a menudo dentro de sistemas solares marcadamente diferentes del nuestro. Para comprender dónde y cómo surge esta diversidad, la comunidad astronómica debe observar los discos ricos en polvo y gas que envuelven a las estrellas jóvenes, las cunas mismas de la formación de planetas. Estos se detectan mejor en enormes nubes de gas donde se están formando las propias estrellas.

Al igual que ocurre con los sistemas planetarios maduros, las nuevas imágenes 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", declara Ginski. "Otros muestran anillos y grandes surcos generados por la formación de planetas, mientras que otros parecen lisos y casi inactivos en medio de todo este ajetreo de actividad", añade Antonio Garufi, astrónomo del Observatorio de Astrofísica de Arcetri del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia (INAF), y autor principal de uno de los estudios.

El equipo inspeccionó un total de 86 estrellas en tres regiones diferentes de formación estelar de nuestra galaxia: Tauro y Camaleón I (ambas a unos 600 años-luz de la Tierra) y Orión (una nube rica en gas a unos 1.600 años-luz de nosotros de la cual se sabe que es el lugar de nacimiento de varias estrellas más masivas que el Sol). Las observaciones fueron recopiladas por un gran equipo internacional, compuesto por científicos y científicas de más de 10 países.

El equipo pudo extraer varias conclusiones clave del conjunto de datos. Por ejemplo, en Orión descubrieron que las estrellas en grupos de dos o más tenían menos probabilidades de contar a su alrededor con grandes discos de formación planetaria. Este es un resultado significativo dado que, a diferencia de nuestro Sol, la mayoría de las estrellas de nuestra galaxia tienen compañeras. Además, la apariencia desigual de los discos en esta región sugiere la posibilidad de la presencia de planetas masivos incrustados dentro de ellos, lo que podría estar causando que los discos se deformen y estén desalineados.

Dos de los discos observados: V1012 Ori y V351 Ori, que se encuentran en una nube rica en gas de Orión, a unos 1600 años-luz de la Tierra. (Imágenes: ESO / C. Ginski, A. Garufi, P.-G. Valegård et al. CC BY 4.0)

Aunque los discos de formación planetaria pueden extenderse a distancias cientos de veces mayores que la distancia entre la Tierra y el Sol, su ubicación a varios cientos de años-luz de nosotros los hace aparecer como pequeños puntos en el cielo nocturno. Para observar los discos, el equipo empleó el sofisticado instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, búsqueda de exoplanetas con espectropolarimetría de alto contraste), instalado en el VLT del ESO. El sistema de óptica adaptativa extrema de última generación de SPHERE, corrige los efectos turbulentos generados por la atmósfera de la Tierra, produciendo imágenes nítidas de los discos. Esto significa que el equipo pudo obtener imágenes de discos alrededor de estrellas con masas tan bajas como la mitad de la masa del Sol, objetos que suelen ser de brillo demasiado débil para la mayoría de los instrumentos disponibles en la actualidad. Además, se obtuvieron datos adicionales para el sondeo utilizando el instrumento X-shooter del VLT, lo cual permitió a los equipos determinar la edad y la masa de las estrellas. Por otro lado, el ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), del que el ESO es socio, proporcionó al equipo información sobre la cantidad de polvo que rodea a algunas de las estrellas.

A medida que progrese la tecnología, el equipo espera profundizar aún más en el corazón de los discos de formación de planetas. El gran espejo de 39 metros del próximo ELT (Telescopio Extremadamente Grande) del ESO, por ejemplo, les permitirá estudiar las regiones más internas alrededor de las estrellas jóvenes, donde podrían estar formándose planetas rocosos como el nuestro.

Por ahora, estas espectaculares imágenes proporcionan un tesoro de datos para ayudar a desentrañar los misterios de la formación de planetas. "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", concluye Per-Gunnar Valegård, estudiante de doctorado en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos), quien dirigió el estudio de Orión. Valegård, que también es profesor a tiempo parcial en la Escuela Internacional Hilversum de los Países Bajos, espera que las imágenes inspiren a su alumnado para que, en el futuro, se dediquen profesionalmente a la ciencia.

Este trabajo de investigación se ha presentado dividido en tres estudios, todos ellos publicados en la revista académica Astronomy & Astrophysics. El primer estudio se titula “The SPHERE view of the Chamaeleon I star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs”. El título del segundo estudio es “The SPHERE view of the Taurus star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs”. El tercer estudio se titula “Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): The SPHERE view of the Orion star-forming region”. (Fuente: ESO. CC BY 4.0)