Todos los planetas ven la luz del día en los discos protoplanetarios. Son discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes. Estos discos de polvo pueden dar lugar a una amplia gama de planetas: desde mundos similares a la Tierra hasta poderosos gigantes gaseosos. Los investigadores tienen algunas ideas sobre cómo se forman estos últimos planetas. Se supone que la mayoría de ellos ven la luz del día por "acreción nuclear". Durante este proceso, los pequeños objetos del disco protoplanetario (como las partículas de polvo o los guijarros) chocan entre sí mientras orbitan alrededor de la estrella madre y luego se agrupan. Esto crea gradualmente un núcleo planetario que, una vez que tiene suficiente masa, comienza a atraer hacia sí el gas del mismo disco protoplanetario. El resultado es un gigante gaseoso: un núcleo planetario rodeado por una capa de gas enormemente gruesa.
Método alternativo
Hasta ahora, es una historia bastante sencilla. Sin embargo, los investigadores sospechan desde hace tiempo que no todos los gigantes gaseosos se forman de la misma manera. En teoría, los gigantes gaseosos también podrían ver la luz de forma mucho más abrupta. Es entonces cuando el disco protoplanetario se enfría y, bajo la influencia de la gravedad, se deshace en uno o varios fragmentos que luego se convierten en protoplanetas similares a Júpiter, mucho más rápido que de la manera descrita anteriormente. Sin embargo, durante mucho tiempo no hubo pruebas de este método de formación alternativo. No obstante, esto parece haber cambiado ahora con el telescopio espacial Hubble.
AB Aurigae b
El telescopio ha divisado un planeta que no podría haberse formado de la manera convencional, es decir, por la agregación de pequeñas partículas y la posterior acumulación de gas. Se trata del protoplaneta AB Aurigae b, que aún se encuentra en el disco protoplanetario alrededor de su joven estrella madre (de solo 2 millones de años). El planeta es unas 9 veces más pesado que Júpiter y, sobre todo, está a nada menos que 13.000 millones de kilómetros de su estrella madre. Esto significa que la distancia entre el planeta y su estrella madre es más del doble de la distancia entre Plutón y nuestro Sol.
El hecho de que haya un gigante gaseoso orbitando a tal distancia de la estrella es significativo, según los investigadores. Al fin y al cabo, a tal distancia de la estrella madre, se necesitaría un tiempo increíblemente largo si es que se forma una gigante gaseosa de la manera convencional. "La acreción nuclear requiere que varias masas terrestres de materiales sólidos se aglutinen en un determinado lapso de tiempo (varios millones de años)", explicó el investigador Thayne Currie. Y a mayores distancias de la estrella madre, todo esto simplemente no ocurre lo suficientemente rápido. "Porque el período orbital es más largo y suele haber menos material sólido disponible a una distancia tan grande que, por ejemplo, la distancia entre nuestro Júpiter y el Sol. Para decirlo de manera muy sencilla, un núcleo planetario en crecimiento a una distancia muy larga de su estrella madre tiene menos que comer y, además, come más lentamente". El hecho de que alrededor de AB Aurigae (solo 2 millones de años después de la creación de esta estrella y a una enorme distancia de ella) se pueda encontrar, sin embargo, un gigante gaseoso fuera de la norma, sugiere fuertemente que se produjo de una manera diferente, mucho más rápida. "Este nuevo descubrimiento es una prueba contundente de que algunos gigantes gaseosos pueden formarse porque el disco protoplanetario es inestable", afirma el investigador Alan Boss.
Imágenes de archivo y modernas revelan el movimiento del protoplaneta en torno a su estrella madre en sentido contrario a las agujas del reloj. Imágenes: Thayne Currie (Telescopio Subaru, Eureka Scientific Inc.), Alyssa Pagan (STScI).
La gran distancia entre la estrella madre y el protoplaneta no es el único indicio de que un planeta se ha formado en este disco protoplanetario de forma poco convencional. "El disco en el que se encuentra el planeta también tiene varios brazos espirales", dice Currie. Esto es algo que los investigadores esperan ver cuando nacen los planetas debido a la inestabilidad del disco protoplanetario. "De hecho, el sistema AB Aurigae es muy similar a lo que vemos en la simulación por ordenador cuando simulamos la formación de planetas a través de la inestabilidad del disco protoplanetario. Las similitudes son sorprendentes".
Observaciones
Los investigadores basaron sus conclusiones (publicadas en la revista Nature Astronomy) no solo en las observaciones del Hubble. Para el estudio también recurrieron a las observaciones del telescopio Subaru. "Interpretar este sistema es un gran reto", subraya Currie. Esto, por supuesto, tiene que ver con el hecho de que AB Aurigae b todavía está oculto en el disco protoplanetario. "Esa es una de las razones por las que necesitábamos el Hubble para este proyecto", afirma Currie. "(Queríamos, ed.) poder separar la luz del disco de la luz del planeta". El Hubble también resultó útil para determinar la órbita del protoplaneta; el telescopio lleva tiempo funcionando y, por tanto, había bastantes imágenes de archivo en las que el planeta parecía lucirse (a posteriori). Esas imágenes (combinadas con imágenes de archivo de Subaru) permitieron finalmente a los investigadores ver el planeta moviéndose alrededor de la estrella y confirmar su existencia.
"La naturaleza es inteligente", concluye Currie. "Y puede formar planetas de diferentes maneras". Ahora que se han encontrado pruebas fehacientes de ello, surge naturalmente la pregunta de si no hay muchos más gigantes gaseosos formados de esta manera no convencional esperando a ser descubiertos y si esta formación no convencional de planetas es realmente tan poco convencional. Preguntamos a Currie y ciertamente espera que la acreción nuclear sea el método principal por el que nacen los gigantes gaseosos y los discos protoplanetarios colapsados seguirán siendo, por tanto, poco convencionales. "Para obtener un disco tan inestable, en primer lugar debe ser muy pesado y, en segundo lugar, enfriarse de forma muy eficiente. Sin embargo, pocos discos protoplanetarios son tan masivos como AB Aurigae. Además, el criterio de enfriamiento rápido implica que la inestabilidad en el disco protoplanetario se produce más rápidamente a grandes distancias de la estrella (a 50 o 100 veces la distancia entre la Tierra y el Sol). A estas alturas sabemos que una gran proporción de estrellas poseen gigantes gaseosos, pero solo un pequeño porcentaje de esas estrellas poseen gigantes gaseosos a 50 o 100 UA". Dicho esto, Currie espera que todavía haya gigantes gaseosos formados de manera no convencional esperando a ser descubiertos. Pero se espera que sigan siendo muy inferiores a los gigantes gaseosos formados por acreción nuclear.