¿El nacimiento de un planeta gigante?

Por Martin Arin

Por primera vez en la historia de la Astronomía (año 2013) han visto un posible protoplaneta (cuerpo celeste considerado un embrión planetario) dentro de su vientre estelar.

Impresión artística de un planeta gigante gaseoso formándose en un disco alrededor de la joven estrella HD 100546
Los astrónomos que usan el Very Large Telescope de la ESO (European Southern Observatory), y que opera en tres sitios en Chile: La Silla, Paranal (donde se encuentra este telescopio) y el llano de Chajnantor, han obtenido lo que probablemente sea la primera observación directa de un planeta en formación todavía incrustado en un grueso disco de gas y polvo.

De confirmarse, este descubrimiento mejorará en gran medida nuestra comprensión de cómo se forman los planetas y permitirá a los astrónomos probar las teorías actuales contra un blanco observable.

Very Large Telescope: El observatorio astronómico en el rango de la luz visible más avanzado del mundo.
Un equipo internacional dirigido por Sascha Quanz ha estudiado un disco de gas y polvo que rodea a la joven estrella HD 100546, un vecino relativamente cercano situado 335 años luz de la Tierra.

Se sorprendieron al encontrar lo que parece ser un planeta en el proceso de formación, todavía incrustado en el disco de material alrededor de la estrella joven. El planeta candidato sería un gigante de gas similar a Júpiter. 

“Hasta ahora, la formación de planetas en su mayoría ha sido un tema abordado por simulaciones por computadora”, dice Sascha Quanz.”Si nuestro descubrimiento es de hecho un planeta en formación, entonces, por primera vez los científicos podrán estudiar el proceso de formación de planetas y la interacción de un planeta en formación y su entorno natal empíricamente en una fase muy temprana”.

La estrella HD 100546 es un objeto bien estudiado, y ya se había descubierto tiempo atrás, que existe un planeta gigante en órbita cerca de seis veces más lejos de la estrella que la Tierra del Sol, de unas 20 veces mayor que Júpiter.

El candidato a planeta recién descubierto se encuentra en las regiones exteriores del sistema, alrededor de diez veces más lejos.

El candidato a planeta alrededor de HD 100546, se detectó como una mancha tenue ubicada en el disco circumestelar revelado gracias a un instrumento de óptica adaptativa (técnica óptica que permite contrarrestar, en tiempo real, los efectos de la atmósfera de la Tierra en la formación de las imágenes astronómicas) en el VLT de la ESO, junto con pioneros de las técnicas de análisis de datos.

Las observaciones se realizaron utilizando un coronógrafo, que opera en el infrarrojo cercano y suprime la luz brillante procedente de la estrella en la ubicación del posible protoplaneta.

Según la teoría actual, los planetas gigantes crecen mediante la captura de algunos de los gases y el polvo que queda después de la formación de una estrella. Los astrónomos han descubierto varias características en la nueva imagen del disco alrededor de HD100546 que apoyan esta hipótesis de los protoplanetas.

Las estructuras en el disco de polvo circumestelar, que podría ser causada por las interacciones entre el planeta y el disco, se revelaron cerca del protoplaneta detectado. Además, hay indicios de que el entorno del protoplaneta es potencialmente calentado por el proceso de formación.

Imagen real de HD 100 546, observada las noches del 23 al 24 de junio de 1999. Se utilizó el sistema de óptica adaptativa Adonis combinado con cámara Sharp para detectar el disco en la banda K ‘. El seeing tenia un valor de 1,2 “en promedio. El campo de visión es de 9×9 segundos de arco. Se utilizó la referencia estrellas HD 97218 y HD 101713 para eliminar la contribución de luz de las estrellas y revelar el disco  de en un tamaño proyectado de 3,2 segundos de arco (correspondiente a 320 UA desde HD 100546) y se ve con un ángulo de inclinación de alrededor de 45 grados.

Aunque el protoplaneta es la explicación más probable para las observaciones, los resultados de este estudio requieren observaciones de seguimiento para confirmar la existencia del planeta y descartar otros escenarios plausibles.

Entre otras explicaciones, es posible, aunque poco probable, que la señal detectada podría haber venido de una fuente de fondo. También es posible que el objeto recién detectado podría no ser un protoplaneta, sino un planeta completamente formado que fue expulsado de su órbita original cerca de la estrella. Cuando el nuevo objeto alrededor de HD 100546 sea confirmado como un planeta en formación integrado en su disco matriz de gas y polvo, se convertirá en un laboratorio único para estudiar el proceso de formación de un nuevo sistema planetario.

Comparación del planeta HD 100546b con los planetas de nuestro Sistema Solar. El recién descubierto seria de un tamaño algo menor a HD 100546b. Los diametros son aproximados.

Desde 1995, cuando el primer exoplaneta alrededor de una estrella de tipo solar fue descubierto, varios cientos de sistemas planetarios se han encontrado, lo que abre nuevas oportunidades para los científicos que estudian la formación planetaria. Hasta ahora, sin embargo, ninguno de ellos ha sido “sorprendido en el acto” de un proceso de formación, todavía incrustado en el disco de material alrededor de su estrella madre joven.

Notas interesantes

[1] El candidato a protoplaneta orbita alrededor de 70 veces más lejos de su estrella que la Tierra lo hace desde el Sol. Esta distancia es comparable con el tamaño de las órbitas de los planetas enanos exteriores del Sistema Solar como Eris y Makemake. Esta ubicación es controvertida, ya que no encaja bien con las actuales teorías de formación planetaria. No está claro en la actualidad si el candidato a planeta recién descubierto ha estado en su posición actual desde que se formó o si podría haber migrado desde las regiones internas.

[2] El equipo hizo uso de una característica especial que aumenta el contraste de la imagen cercana a la estrella.

[3] Para estudiar la formación de planetas, los astrónomos no pueden observar el sistema solar, ya que todos los planetas de nuestro entorno se formaron hace más de cuatro mil millones de años. Pero durante muchos años, las teorías sobre la formación de planetas fueron fuertemente influenciadas por lo que los astrónomos pueden ver en nuestro entorno local, ya que no se conocían otros planetas.