El telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA ha fotografiado directamente la formación de un protoplaneta similar a Júpiter a través de lo que los investigadores describen como un «proceso intenso y violento».

La imagen NICMOS del Hubble capturada en 2007 muestra a AB Aurigae b en una posición hacia el sur en comparación con su estrella anfitriona, que está cubierta por el coronógrafo del instrumento.

Llamado AB Aurigae b, este nuevo mundo en construcción está incrustado en un disco protoplanetario de polvo y gas con una estructura espiral distintiva que gira alrededor de una estrella joven que se estima que tiene alrededor de 2 millones de años. Esa es aproximadamente la edad de nuestro sistema solar cuando la formación de planetas estaba en marcha. (La edad del sistema solar es actualmente de 4.600 millones de años).

Los investigadores pudieron obtener imágenes directamente del exoplaneta durante un período de 13 años utilizando el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble (STIS) y su cámara de infrarrojo cercano y espectrógrafo de objetos múltiples (NICMOS).

La estrella que orbita (AB Aurigae) todavía está rodeada por un disco grueso y turbulento de gas y polvo y, debido a que está relativamente cerca —a solo 508 años luz de distancia—, es un excelente laboratorio para estudiar la formación de sistemas planetarios.

El exoplaneta se abre camino

Lo que quede de ese disco pasará a formar los otros elementos que componen un sistema planetario —los planetas y objetos más pequeños como asteroides, planetas enanos, cometas y otras rocas—. De acuerdo con nuestra comprensión actual de la formación planetaria, estos objetos más pequeños pueden comenzar a formar planetas en lo que se llama el modelo de acreción del núcleo.

En este modelo, los pedazos de roca en el disco protoplanetario de polvo y gas se unen, primero a través de fuerzas electrostáticas, luego a través de la gravedad, formando un cuerpo cada vez más grande, construyendo un planeta de abajo hacia arriba. El mundo resultante tiene un núcleo sólido, que se forma relativamente frío y tenue.

El otro modelo para la formación de planetas se conoce como modelo de inestabilidad del disco. Para que un planeta se forme de esta manera, el disco protoplanetario que se enfría provoca inestabilidades gravitacionales y se rompe. Parte del disco luego colapsa gravitacionalmente directamente en un gigante gaseoso. En este modelo, el mundo no tiene un núcleo sólido y se forma más caliente y brillante.

Esto último es lo que ha sido observado para AB Aurigae b, que se encuentra a 93 unidades astronómicas de su estrella, una distancia donde la cantidad de roca presente en el disco sería insuficiente para formar un planeta gigante bajo los requerimientos del primer modelo de formación.

Imagen del telescopio Subaru del disco protoplanetario alrededor de AB Aurigae, una estrella a más de 500 años luz de la Tierra. Los científicos de UArizona jugaron un papel decisivo en el análisis de características clave, como los brazos espirales y la señal brillante del gigante gaseoso en formación. Crédito: T. Currie/Subaru.

«La naturaleza es inteligente; puede producir planetas en una variedad de formas diferentes», dijo Thayne Currie del Observatorio Astronómico Nacional del Telescopio Subaru de Japón y parte del equipo que realizó las observaciones más detalladas de la estrella y su sistema.

Los astrónomos también encontraron características en el disco a distancias de 430 y 580 unidades astronómicas de AB Aurigae que sugerían que también podrían estar formándose exoplanetas en esos lugares.

La gravedad es lo que cuenta

Los hallazgos arrojan nueva luz sobre los procesos involucrados en la formación de planetas e incluso podrían ayudarnos a comprender mejor nuestro propio sistema solar. Hay evidencia que sugiere que Júpiter se formó unas cuatro veces más lejos que su órbita actual.

Como tal, los estudios futuros del naciente sistema AB Aurigae utilizando instrumentos más potentes pueden permitirnos explorar la evolución de nuestro pequeño rincón de la galaxia.

Representación artística de Aurigae b, un gigante gaseoso que se estima que es nueve veces más masivo que Júpiter y dos veces más lejos de su planeta anfitrión que Plutón del Sol. Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI).

«Este nuevo descubrimiento es una fuerte evidencia de que algunos gigantes gaseosos pueden formarse por el mecanismo de inestabilidad del disco», dice el astrofísico Alan Boss del Instituto Carnegie, quien no participó en la investigación, pero propuso por primera vez la inestabilidad del disco en 1997.

«Al final, la gravedad es todo lo que cuenta, ya que los restos del proceso de formación de estrellas terminarán siendo atraídos por la gravedad para formar planetas, de una forma u otra».

La investigación ha sido publicada en Nature Astronomy.

Fuente: Universidad de Arizona/ESA. Edición: MP.

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