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Nuevos hallazgos de planetas gigantes en estrellas de corta edad desafían a los viejos modelos de creación planetaria.

Utilizando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, un equipo de astrónomos dirigido por la Universidad de Rochester ha detectado claros en forma de anillos dentro de los discos de polvo que giran alrededor de dos jóvenes estrellas, lo que sugeriría que allí se habrían formado planetas gaseosos gigantes.

Concepción artística: unos planetas forman un claro en la masa de polvo que rodea a una estrella joven.Crédito: NASA / JPL-Caltech

Hace un año, los mismos investigadores encontraron evidencia del primer “planeta bebé” alrededor de una joven estrella, enfrentándose así a la mayoría de los modelos astrofísicos de formación de planetas gigantes.

Los nuevos hallazgos, publicados en el número del 10 de setiembre de 2005 de Astrophysical Journal Letters , no solamente refuerzan la idea de que los planetas gigantes como Júpiter se forman mucho más rápidamente que lo que tradicionalmente han supuesto los científicos, sino que una de las estrellas envueltas en gas, llamada GM Aurigae, es análoga a nuestro sistema solar. Con apenas un millón de años de edad, la estrella nos ofrece una ventana única hacia la forma en que nuestro propio mundo pudo haber llegado a nacer.

“GM Aurigae es, en esencia, una versión mucho más joven de nuestro Sol, y el claro en su disco es de aproximadamente el mismo tamaño que el espacio ocupado por nuestros planetas gigantes”, dice Dan Watson, profesor de física y astronomía en la Universidad de Rochester y líder del equipo de investigación de Discos IRS Spitzer. “Observarlo es como ver fotografías de bebé de nuestro Sol y del sistema solar exterior”, agrega.

“Los resultados representan un desafío a las teorías existentes sobre la formación de planetas gigantes, especialmente de aquellos en que dichos planetas se forman gradualmente a lo largo de millones de años”, dice Nuria Calvet, profesora de astronomía de la Universidad de Michigan y autora principal del artículo. “Estudios como estos nos ayudarán finalmente a comprender mejor la manera en que se formaron nuestros planetas exteriores, así como los otros similares en diferentes lugares del universo”.

Los nuevos “planetas bebé” viven dentro de los claros que han forjado en los discos alrededor de las estrellas DM Tauri y GM Aurigae, que se encuentran a 420 años luz de distancia, en la dirección de la constelación de Taurus. Por varios años se ha sospechado que estos discos presentaban agujeros centrales que podían ser debidos a la formación planetaria. Los nuevos espectros obtenidos no dejan ninguna duda: los claros están tan limpios y presentan bordes tan definidos que la formación planetaria es, por lejos, la explicación más razonable para su existencia.

Esta concepción artística representa un hipotético sistema solar distante, similar en edad al nuestro. Mirando hacia adentro desde los bordes exteriores del sistema, se puede ver un anillo de restos polvorientos y, dentro de él, planetas que giran alrededor de una estrella del tamaño del Sol.Crédito: NASA

Los nuevos planetas no pueden ser vistos directamente todavía, el instrumento Espectrógrafo Infrarrojo (IRS = Infrared Spectrograph) de Spitzer mostró claramente que había áreas faltantes en el disco de polvo que rodea a ciertas estrellas, lo que sugería fuertemente la presencia de un planeta en cada una de ellas. El polvo de un disco protoplanetario está más caliente en el centro cercano a la estrella, de modo que irradia la mayor parte de su energía en longitudes de onda más cortas que las zonas más externas del disco. El equipo de Discos IRS descubrió que había un abrupto déficit de luz irradiando en todas las ondas infrarrojas cortas, lo que sugería que la parte central del disco se encontraba ausente.

Estas estrellas son muy jóvenes según los estándares estelares, de apenas un millón de años de edad aproximadamente, y todavía están rodeadas por sus discos embriónicos de gas. La única explicación viable para la ausencia de gas que podría ocurrir durante sus cortas vidas es que un planeta, muy probablemente un gigante gaseoso como nuestro Júpiter, esté orbitando la estrella y que gravitatoriamente esté “barriendo” el gas que se encuentra dentro de esa distancia a la estrella.

Como sucedió con los hallazgos de planetas jóvenes del año pasado, estas observaciones representan un reto a todas las teorías existentes sobre formación de planetas gigantes, especialmente para aquellas con modelos de “acreción de núcleo” en los que ese tipo de planetas se forman por acreción de cuerpos más pequeños, lo que requiere muchísimo más tiempo para la creación de un planeta gigante que la edad de esos sistemas.

Telescopio Espacial Infrarrojo Spitzer.Crédito: NASA / JPLCaltech

El equipo de Discos IRS también descubrió algo curioso con respecto a GM Aurigae. En lugar de un simple claro central en el disco de polvo, como sucedía en los otros casos estudiados, esta estrella posee un claro en su disco que separa un denso disco exterior de otro interior más tenue. Esto podría ser tanto una etapa intermedia en la que el nuevo planeta “barre” el polvo que lo rodea y que finalmente formará un claro central completo como en el caso de los otros discos con “planetas bebé”, o podría ser el resultado de múltiples planetas que se estén formando en muy corto tiempo y que estén barriendo el polvo en una manera más compleja.

GM Aurigae posee una masa de 1,05 soles, de modo que llegará a ser una estrella muy similar a nuestro Sol. Si se la colocara en nuestro propio sistema solar, el claro descubierto se extendería aproximadamente desde la órbita de Júpiter hasta la órbita de Urano; es decir que ocupa el mismo lugar en que aparecen los planetas gaseosos gigantes en nuestro sistema. Los pequeños planetas no gaseosos como la Tierra no barrerán tanto material, de modo que no serían detectables por la ausencia de polvo.

El Telescopio Espacial Spitzer fue lanzado a su órbita el 25 de agosto de 2003. El equipo Discos IRS está liderado por miembros que construyeron el Espectrógrafo Infrarrojo de Spitzer, e incluye a astrónomos de las Universidades de Rochester, de Cornell y de Michigan, y de la Universidad Autónoma de México, de la Universidad de Virginia, del Colegio Ithaca, de la Universidad de Arizona y de UCLA. El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California, dirige la misión del Telescopio Espacial Spitzer para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA, en Washington. Las operaciones científicas se llevan a cabo en el Centro de Ciencia Spitzer en el Instituto de Tecnología de California, también en Pasadena.

Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

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Web Site: Universiy of Rochester News
Artículo: “Rapid-Born Planets Present 'Baby Picture' of Our Early Solar System”

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