Los astrónomos del Instituto Max Planck observan planetas en formación

Es como volver a recrear los orígenes, el nacimiento de nuestro sistema solar. Los planetas se forman en discos de polvo y gas que rodean a estrellas jóvenes. Es una mirada a los lugares de nacimiento, un viaje al pasado de la tierra y sus hermanos. Ahora, los astrónomos han sido capaces de obtener imágenes detalladas de los discos protoplanetarios de dos estrellas con el telescopio Subaru en Hawaii. Esta es la primera vez que las estructuras de discos comparables en tamaño a nuestro propio sistema solar han sido resueltas con claridad, revelando características tales como anillos y brechas que están asociadas con la formación de los planetas gigantes. Las observaciones son parte de un estudio sistemático de búsqueda de planetas y discos alrededor de estrellas jóvenes, con una cámara de alto contraste diseñada específicamente para este propósito.

Esta imagen tomada con la cámara cazadora de planetas HiCIAO en el Telescopio Subaru muestra un arco brillante de luz difusa (blanco) del disco protoplanetario alrededor de la joven estrella LkCA 15 (en el centro, enmascarada con un círculo oscuro). El fuerte borde interior del arco traza el contorno de una amplia brecha en el disco. La diferencia es decididamente desigual -es notablemente mayor en el lado izquierdo- y ha sido muy probablemente tallada en el disco por uno o más planetas recién nacidos que orbitan la estrella. MPIA © (Christian Thalmann) y NAOJ

Los sistemas planetarios como el nuestro comparten un origen humilde como un mero subproducto de la formación estelar. La gravedad de una estrella recién nacida junta el gas de sobra y el polvo en un disco denso, aplanado, de materia que orbita la estrella. Grupos en el disco barren más y más material, hasta que su propia gravedad llega a ser suficientemente fuerte para comprimirlo en los cuerpos densos que conocemos como planetas. En los últimos años hemos asistido a avances sustanciales tanto en materia de observaciones (en su mayoría indirectas) como en los modelos teóricos de tales discos "protoplanetarios". Las dos nuevas observaciones han añadido nuevos detalles interesantes, revelando algunas estructuras que nunca antes se habían visto directamente.

Uno de los dos estudios está dirigido a la estrella LkCA 15, que se encuentra a unos 450 años luz de la Tierra en la constelación de Tauro. Con una edad de unos pocos millones de años, LkCA 15 es una joven estrella; el Sol es mil veces más antiguo. De las observaciones anteriores de su espectro infrarrojo y sus emisiones en el milímetro, los científicos han deducido la presencia de un gran vacío en el centro de su disco protoplanetario. Las nuevas imágenes muestran la luz de la estrella que brilla de la superficie del disco, claramente perfilando el borde agudo del hueco por primera vez. Lo más interesante es que la forma elíptica de la brecha no se centra en la estrella, sino que parece desequilibrada.

"La explicación más probable para la brecha del disco LkCA 15, y, en particular, su asimetría, es que uno o más planetas, recién nacidos a partir del material del disco, han barrido el gas y el polvo a lo largo de sus órbitas", dice Christian Thalmann, quien dirigió el estudio con el personal del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA). Curiosamente, la diferencia del disco es lo suficientemente grande para dar cabida a las órbitas de todos los planetas de nuestro propio Sistema Solar. Por tanto, es tentador especular que LkCA 15 podría estar en el proceso de formación de todo un sistema planetario parecido al nuestro. "No hemos detectado los planetas mismos todavía", añade Thalmann. "Pero eso puede cambiar pronto."

Un esbozo de la forma tridimensional del disco protoplanetario alrededor de la estrella LkCA 15. Sólo la luz reflejada desde el disco externo (en amarillo) se ve en las imágenes de HiCIAO. Las otras características estructurales se han deducido de anteriores observaciones indirectas del sistema. La gran diferencia entre el disco interno y externo más probablemente ha sido forjada por uno o varios planetas recién nacidos que orbitan la estrella. Los planetas mismos no se han detectado todavía. © MPIA / Thalmann cristiana

La segunda observación, conducida por Jun Hashimoto (Observatorio Nacional de Japón), fue dirigida a la estrella AB Aur en la constelación de Auriga, a una distancia de 470 años luz de la Tierra. Esta estrella es aún más joven, con una edad de tan sólo un millón años. Las observaciones fueron las primeras en mostrar los detalles a escalas de longitud comparables al tamaño de nuestro sistema solar, para la comparación: A una distancia de 470 años luz, el sistema solar tiene el mismo tamaño aparente que una moneda de 1 Euro visto a una distancia de más de 10 km. Ellos muestran anillos anidados de material que se inclinan con respecto al plano ecuatorial del disco, y cuyo material, curiosamente, no se distribuye simétricamente alrededor de la estrella; características irregulares que indican la presencia de por lo menos un planeta de gran masa.

Ambas observaciones fueron hechas con el instrumento HiCIAO del Telescopio Subaru de 8,2 metros. La imagen de un disco o un planeta cercano a una estrella es un enorme desafío, ya que es muy difícil discernir la luz emitida por los objetos en el resplandor intenso de la estrella. HiCIAO responde a este reto de corregir la influencia de distorsión de la atmósfera de la Tierra y por el bloqueo físico de la mayor parte de la luz de la estrella.

Las observaciones son parte del proyecto SEEDS, abreviatura de Exploraciones Estratégicas de Exoplanetas y Discos con Subaru. El director general de MPIA, Thomas Henning, uno de los co-investigadores del proyecto, explica: "SEEDS es una búsqueda sistemática de cinco años de exoplanetas y discos protoplanetarios. Estamos muy entusiasmados acerca de las imágenes que ha producido el telescopio Subaru en el marco de este proyecto. Observaciones detalladas como éstas son la clave para entender cómo los sistemas planetarios, incluyendo nuestro propio sistema solar, llegó a existir. "SEEDS involucra a más de 100 investigadores de 25 instituciones astronómicas en Asia (NAOJ y otros), Europa (MPIA y otros), y los EE.UU. (la Universidad de Princeton y otros).

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