Resumen: El Telescopio Espacial Spitzer ha detectado el planeta más joven observado hasta ahora, según declaran los científicos de la NASA. Se cree que a los planetas les toma varios millones de años para formarse luego del nacimiento de una estrella, pero el descubrimiento de una estrella de apenas un millón de años de edad con un planeta ya orbitando a su alrededor significa que los quizás los científicos deberán replantear sus modelos de formación planetaria.




Por Leslie Mullen

El Telescopio Espacial Spitzer ha detectado al planeta más joven observado hasta ahora, según declaran los científicos de la NASA. Se cree que a los planetas les toma varios millones de años para formarse, luego del nacimiento de una estrella, pero el descubrimiento de una estrella de apenas un millón de años de edad con un planeta ya orbitando a su alrededor, significa que quizás los científicos deberán replantear sus modelos de formación planetaria.

A partir del Polvo, Nace un Planeta. Crédito por la imagen: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

Edward Churchwell, un astrónomo de la Universidad de Wisconsin e investigador principal de GLIMPSE (Galactic Legacy Infrared Mid Plane Survey Extraordinaire = Investigación Extraordinaria del Legado Infrarrojo del Medio Plano Galáctico), dijo que los nuevos hallazgos “nos hicieron saltar de nuestros calcetines. Estábamos realmente emocionados”.

La estrella CoKu Tau 4 está rodeada por un disco de polvo, típico de las estrellas muy jóvenes. Una estrella nace dentro de una densa nube de gas y polvo. En el interior de este envoltorio nebuloso, un disco chato y polvoriento rodea la estrella, y los planetas se desarrollan a partir del material de ese disco.

El espectrógrafo infrarrojo (IRS) de Spitzer observó un claro en el disco de polvo que rodea a CoKu Tau 4. Este claro tiene unas 10 UA (o sea 10 veces la distancia Tierra-Sol) de diámetro. La teoría es que un planeta en órbita alrededor de CoKu Tau 4 a una distancia de 10 UA barrió con buena parte del material del disco interior, e impide que el material polvoriento del anillo exterior caiga hacia la estrella.

Anteriormente, ya se habían registrado regiones vacías semejantes que separan a una estrella de su disco de polvo, pero nunca en una estrella tan joven. Como Coku Tau 4 tiene aproximadamente un millón de años de edad, el posible planeta sería aún más joven.

En el modelo estándar de acreción de núcleo para la formación planetaria, los granos de polvo chocan y se unen unos con otros mientras giran alrededor de la estrella. A lo largo del tiempo, esos grumos crecen más y más, hasta que eventualmente se convierten en acumulaciones protoplanetarias que continúan incorporando más material por medio de la gravedad.

Los científicos creen que los planetas gaseosos gigantes como Júpiter se forman primero en el sistema solar, recogiendo la mayor parte del polvo y del gas del disco original de la estrella. Se piensa que los gigantes gaseosos necesitan unos 4 millones de años para formarse a partir de la acreción de núcleo.

Las locaciones de las regiones formadoras de estrellas en RCW 49 y en Tauro. Crédito: ESO

Alan Boss, un astrónomo del Instituto Carnegie en Washington, tienen una teoría alternativa que podría explicar la formación de un gigante gaseoso en una etapa tan temprana de la vida de CoKu Tau 4. En su modelo de inestabilidad de disco, los puntos inestables del mismo crean pozos gravitatorios que forman acumulaciones. Estas acumulaciones aumentan en densidad para convertirse en proto-planetas gigantes gaseosos en apenas unos pocos miles de años.

“Si ese planeta realmente se formó a causa de la inestabilidad de disco, tendría profundas implicaciones para la prevalencia de sistemas similares al nuestro”, dice Boss. “Significaría que se podrían formar planetas gigantes gaseosos, un componente principal de nuestro propio sistema solar, en una corto lapso, aún en los discos de vida más corta”.

Otra explicación para la zona limpia alrededor de la estrella podría ser una no vista estrella compañera (un sistema estelar binario), pero los científicos no han podido encontrar ni la más pequeña traza de una tal compañera. La zona limpia podría también ser causada por la formación de asteroides y cometas, o por el calor y la luz de la estrella que haya soplado el material hacia afuera. Pero el borde interior del disco de polvo es muy nítido, dice Dan Watson, un astrónomo de la Universidad de Rochester, Nueva York, quien trabaja con el equipo de ciencia de IRS en Spitzer. Watson dice que únicamente un planeta podría ser responsable de un margen interior tan definido, y que la formación planetaria es también la única explicación que podría causar el grado de material faltante visto alrededor de CoKu Tau 4.

“Espero que Spitzer descubra muchos más de estos importantes objetos; cada uno de ellos es un laboratorio único de evolución de discos estelares, y muy probablemente de formación planetaria, dice Anne Kinney, directora de la División de Astronomía y Física de la Oficina de Ciencia Espacial del Cuartel General de la NASA en Washington.

Spitzer también detectó materiales orgánicos congelados en los discos de polvo que rodean otras estrellas jóvenes. Estas estrellas están en la constelación de Tauro, a unos 420 años luz de la Tierra. Estas partículas heladas están cubiertas de agua, metanol y bióxido de carbono. Los gránulos de hielo podrían convertirse en cometas, que entonces podrían proveer de agua y materiales orgánicos a los planetas tipo tierra que se pudieran formar eventualmente. Los científicos creen que los cometas entregaron a la joven Tierra con algo del agua y del material orgánico que hicieron posible la vida. Esta es la primera vez que materiales orgánicos congelados como esos son observados inequívocamente en el polvo de los discos formadores de planetas.

Temprano en la mañana del 25 de agosto de 2003, la NASA lanzó la Instalación Espacial Telescopio Infrarrojo (SIRTF = Space Infrared Telescope Facility), el cuarto y último elemento de la familia de Grandes Observatorios de la NASA. Crédito: Ball Aerospace & Technologies Corp., 2003

Spitzer también observó una guardería estelar llamada RCW 49 y detectó 300 estrellas recién nacidas en una sola imagen. Esta región de formación de estrellas se encuentra aproximadamente a unos 13.700 años luz de la Tierra y puede ser vista en la constelación del Centauro. Dos de las estrellas de esta región están rodeadas por discos de polvo proto-planetarios. Churchwell dice que es posible que la totalidad de las 300 estrellas de la guardería posean esos discos.

“Hemos visto evidencias en esas observaciones de Spitzer, de que hay hielos y compuestos orgánicos simples, tales como el metanol, en esos discos”, dice Boss. “Además, el flujo ultravioleta, si se encuentra en un disco (de una región formadora de estrellas), podría quizás convertir estos hielos en compuestos orgánicos más avanzados tales como los hidrocarburos aromáticos policíclicos”.

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs = Polycyclic Aromatic hydrocarbons) son los bloques constitutivos de moléculas orgánicas más complejas, y parecen encontrarse diseminados a lo largo y ancho del universo. Los PAHs pueden haber jugado un rol vital en el origen de la vida sobre la Tierra.

“Es posible que hasta se puedan formar aminoácidos (como la alanina y la guanina), según ha sido demostrado en estudios de laboratorio, por la irradiación UV sobre los hielos simples”, agrega Boss. “De modo que es posible imaginar un sistema en que la formación de elementos propicios para la vida es impulsada por la química pre-biótica que ocurre en el disco, incluso antes de que las cosas empiecen a andar en un planeta habitable”.

Los artículos sobre esta investigación aparecerán en el número del 1o. de setiembre de la revista Astrophysical Journal Supplements.

El Telescopio Espacial Spitzer es el cuarto de los Grandes Observatorios de la NASA, entre los que se incluyen el Telescopio Espacial Hubble (luz visible), el Observatorio Chandra de Rayos-X y el Observatorio Compton de Rayos Gamma. El Telescopio Espacial Spitzer detecta radiación infrarroja, o calor, proveniente de objetos distantes, fríos, y oscurecidos por el polvo.

Lanzado el 25 de agosto de 2003, el Telescopio Espacial Spitzer orbita al Sol, viajando detrás y alejándose de la Tierra. Esta órbita inusual permite que el telescopio evite el calor de la Tierra, y también impide que la Tierra bloquee el campo visual del telescopio. El telescopio se aleja de la Tierra a aproximadamente una UA por año. El Telescopio Espacial Spitzer tiene una vida útil prevista de cinco años.