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Por primera vez se observa de forma directa el «nacimiento» de exoplanetas

Ilustración artística de planetas en formación en un disco circunestelar como el que rodea a la estrella LkCa-15. Los planetas en el "gap" barren el material que, de otro modo, hubiese caído a la estrella. Créditos: NASA/JPL-Caltech
Ilustración artística de planetas en formación en un disco circunestelar como el que rodea a la estrella LkCa-15. Los planetas en el «gap» barren el material que, de otro modo, hubiese caído a la estrella. Créditos: NASA/JPL-Caltech

Entre los miles de exoplanetas confirmados al día de hoy, este definitivamente va a destacarse, ¡porque aún se está formando!
Este nuevo «bebé» se encuentra en medio de un masivo disco de polvo y gas en torno a la estrella joven (joven = 2 millones de años) de nombre LkCa-15, que se encuentra a unos 450 años luz de nosotros y es de tamaño similar al Sol. A diferencia de otros sistemas en los que se pensaba que existían planetas en formación, esta vez el planeta ha sido directamente observado.

El álbum familiar

La técnica de detección directa de exoplanetas lleva ya varios años dando resultados. Uno de los primeros planetas «fotografiado» con esta técnica fue publicado en 2004, su nombre es 2M1207b, y no estuvo exento de polémica respecto a su real naturaleza planetaria. Desde entonces, muchas son las imágenes que hemos obtenido de estos lejanos planetas.
Entre los sistemas que han podido ser observados de forma directa, tenemos sistemas ya formados y que han limpiado su vecindario, y sistemas que aún presentan un disco de polvo en torno a la estrella, un vestigio de su formación. Ahora que por primera vez tenemos imágenes del «nacimiento» de un planeta, estamos completando un poco más el álbum familiar.

Los detalles del descubrimiento

Los resultados de este estudio han sido publicados en la prestigiosa revista Nature por Stephanie Sallum, Katherine Follette y sus colaboradores.
Pero, ¿por qué les ha tomado tanto tiempo a los astrónomos encontrar un sistema como este? Según las palabras de la misma Sallum, los planetas pasan sólo un periodo muy breve de sus vidas en esta etapa de formación, «es poco probable que te cruces con un planeta que aún se está formando.» Además, los sistemas estelares como LkCa-15 tienen mucho gas y polvo y las estrellas brillan de forma relativamente caótica. Todo ese desorden descarta la posibilidad de usar otras técnicas populares de detección, como la de tránsitos.

El método de Sallum y Follette fue observar el sistema desde «arriba», enfocándose en un espacio vacío («gap») entre la estrella y el anillo circundante de polvo y gas. Como estos «gaps» son causados por la acreción de planetas en formación, ellas pensaron que era el mejor lugar para comenzar su búsqueda. Pero aún sabiendo esto, «es una observación muy difícil de hacer – a 450 años luz de distancia, la separación que vemos entre el planeta y la estrella es muy, muy pequeña. Y no olvidemos que el planeta es mucho más débil que la estrella,» dice Sallum.

Esta detección, que representaba todo un desafío, se llevó a cabo gracias a dos técnicas combinadas de forma muy astuta. Los investigadores superpusieron imágenes infrarrojas del sistema LkCa-15, tomadas con el Large Binocular Telescope en Arizona (usando óptica adaptativa), con mediciones altamente específicas de una cierta longitud de onda de luz roja, llamada emisión de hidrógeno alfa, de los telescopios Magallanes, en Chile. Esta luz es un fuerte indicador de un planeta en formación, y se emite cuando los átomos de hidrógeno caen en el campo magnético del nuevo planeta. Esto les permitió descubrir sin ambigüedades a LkCa-15 b, que correspondería a un planeta de tipo gigante gaseoso. Esto implica que, por primera vez, se logró conectar la existencia de un «gap» con un planeta en proceso de formación dentro de él.
Curiosamente, los datos indican que hay otros dos planetas más en vías de formación, pero por razones que se desconocen, no tienen emisiones en hidrógeno alfa, lo que no permite una confirmación de su existencia.

Las observaciones con óptica adaptativa del  Large Binocular Telescope y el Magellan Adaptive Optics System (escala de colores) muestran múltiples fuentes en la región despejada (gap) del disco de transición de LkCa-15 (escala de grises).
Las observaciones con óptica adaptativa del Large Binocular Telescope y el Magellan Adaptive Optics System (escala de colores) muestran múltiples fuentes en la región despejada (gap) del disco de transición de LkCa-15 (escala de grises).

Este descubrimiento es importante no sólo por ser el primer sistema de este tipo que logra ser «fotografiado», sino porque representa una fuente importante de pistas sobre cuándo, dónde y cómo nacen los planetas jóvenes.

Les dejamos un video para que puedan conocer aún más sobre este nuevo sistema:

Fuentes:
Popular Mechanics
Space.com
Links de interés:
Artículo en Nature: Accreting protoplanets in the LkCa 15 transition disk, Sallum et al. 2015

Un exoplaneta gigante «fuera de lugar»

Imagen artística de un planeta joven en una órbita distante en torno a su estrella, la cual aún  conserva un disco de escombros, remanente de su formación. (NASA)
Imagen artística de un planeta joven en órbita en torno a su estrella, la cual aún conserva un disco de escombros, remanente de su formación. (NASA)

Quizás la noticia no es muy nueva (porque es del 5 de diciembre), pero siempre es interesante cuando aparecen casos que hacen que las teorías e ideas actuales se tambaleen y nos hagan cuestionar su validez. En este caso, le tocó a la formación planetaria.

Un equipo de astrónomos liderados por una estudiante de postgrado de la Universidad de Arizona, ha descubierto un planeta, denominado HD 106906 b, 11 veces más masivo que Júpiter y ubicado a 650 veces la distancia de la Tierra al Sol (unas 20 veces la distancia a la que está Neptuno del Sol),  lo que lo convierte en el más lejano de su estrella descubierto hasta ahora. El hecho de que este planeta tan masivo se encuentre orbitando tan lejos de su estrella, ha hecho que los científicos se cuestionen las teorías de formación planetaria que se habían mantenido válidas por bastante tiempo. Está de más decir que no es similar a nada de lo que tenemos en nuestro Sistema Solar.

Según Vanessa Bailey, estudiante graduada de la Universidad de Arizona y autora principal del artículo que anuncia este descubrimiento (aceptado para publicación en The Astrophysical Journal Letters),  «este sistema es especialmente fascinante porque ningún modelo de formación estelar o planetaria explica completamente lo que estamos observando».

Imagen del planeta HD 106906 b en el infrarrojo térmico usando el MagAO/Clio2, procesada para remover la luz de la estrella. La UA (Unidad Astronómica) corresponde a la distancia entre la Tierra y el Sol.
Imagen del planeta HD 106906 b en el infrarrojo térmico usando el MagAO/Clio2, procesada para remover la luz de la estrella. La UA (Unidad Astronómica) corresponde a la distancia entre la Tierra y el Sol.

En otros casos nos hemos encontrado con planetas en lugares poco comunes, y la respuesta suele ser una migración planetaria (que toma mucho tiempo), pero en este caso otra de las peculiaridades del sistema es que es un planeta muy joven: sólo tiene 13 millones de años! (si, sólo). Como es un planeta muy joven, aún conserva residuos de su formación, los cuales pueden ser observados desde la Tierra en forma de emisión infrarroja. Los investigadores usaron cámaras sensibles a la luz infrarroja y el telescopio Magallanes ubicado en el desierto de Atacama (adivine dónde!… correcto, en Chile 😀 ) para capturar imágenes del planeta.

Los astrónomos están perplejos con la existencia de este planeta. Hasta ahora, los científicos pensaban que los planetas que orbitan cerca de sus estrellas se forman del gas, polvo, y residuos (similares a los asteroides) que orbitan en torno a las estrellas jóvenes. Además, este proceso es lo suficientemente lento como para que planetas masivos se formen tan lejos de una estrella. Otro mecanismo propuesto es que los planetas gigantes se pueden formar producto de un colapso rápido y directo del material del disco. Sin embargo, los discos primordiales rara vez contienen la masa suficiente, en sus zonas externas, como para permitir la formación de un planeta como HD 106906 b.

La solución que proponen los autores del artículo es que HD 106906 b y su sol (HD 106906) deben haber comenzado su formación al mismo tiempo, de la misma forma que lo hacen las estrellas binarias (se forman cuando dos acumulaciones cercanas de gas colapsan y forman estrellas separadas, que como están tan cerca, ejercen fuerza gravitatoria una sobre otra y terminan orbitando entre sí). En este caso, sin embargo, el planeta masivo nunca se convirtió realmente en una estrella.

Bailey además agregó que «es posible que en el caso de HD 106906, la estrella y el planeta hayan colapsado de forma independiente de acumulaciones de gas distintas, pero por alguna razón la acumulación progenitora del planeta se quedó sin material y no permitió que el planeta creciera lo suficiente como para «encenderse» y convertirse en una estrella».

Fuentes: Los Angeles Times y SciTechDaily (con más info extra al final de su nota)

Artículo: HD 106906 b: A Planetary-mass Companion Outside a Massive Debris Disk