Este mecanismo puede explicar la existencia de mundos gigantescos en órbitas mucho más amplias que el sistema solar
Para explicar la creación de un planeta, los astrónomos desde hace mucho tiempo han aceptado la teoría “de abajo hacia arriba” o “desde cero” que Cassandra Hall, astrónoma del Centro de Simulaciones de Física de la Universidad de Georgia, describió de esta manera: el gas y el polvo que se arremolinan alrededor de una estrella joven comienzan a acumularse poco a poco y, después de millones de años, llegan a constituir un objeto que, debido a su gravedad, adopta una forma circular.
Sin embargo, un descubrimiento de Hall y sus colegas, publicado en la revista científica Nature este mes, sugiere que el proceso involucrado podría ser más complejo.
En un sistema estelar a 508 años luz de la Tierra, los investigadores descubrieron condiciones que sustentan otra teoría para la formación planetaria “de arriba a abajo”, según la cual el material abundante que rodea a una estrella joven se aglomera en menos tiempo para formar un planeta. El mecanismo, conocido como inestabilidad gravitacional, podría explicar la existencia de mundos misteriosos y gigantescos que se sabe tienen órbitas amplias alrededor de estrellas relativamente jóvenes.
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“Nunca ha habido evidencia real, firme, de que haya sucedido antes —escribió Hall en un correo electrónico—. ¡Pero la encontramos!”.
Sin duda, la materia cósmica que se mueve alrededor de una protoestrella puede formar un planeta. Esa materia se conoce como disco protoplanetario y, por lo regular, lo que propicia su rotación es la gravedad de su estrella central. Si ese disco crece mucho, su propia gravedad puede influir en el sistema de la estrella joven y generar inestabilidad. Algunas regiones más densas del disco se estiran como brazos en espiral, de manera parecida a la rotación de las nubes en un huracán.
“La estrella se convierte entonces en el ojo de la tormenta”, explicó Jess Speedie, estudiante de posgrado de la Universidad de Victoria en Canadá, quien dirigió el estudio con la supervisión del astrofísico Ruobing Dong.
Según Speedie, si esos brazos atraen suficiente material, se fragmentan en cúmulos, que a su vez se aglomeran y forman planetas de gas gigantes. Este proceso podría ocurrir en solo unos cientos de años, no los millones de años que tarda según la teoría “desde cero”, conocida como acreción planetaria.
Inestabilidad gravitacional
“En los círculos astronómicos se ha debatido entre estas dos teorías por un tiempo —indicó Speedie—. Por primera vez encontramos pruebas definitivas de que la inestabilidad gravitacional es una verdadera opción”.
La inestabilidad gravitacional en los discos circunestelares podría ser el origen de planetas demasiado grandes y distantes de su estrella central para explicarse por acreción planetaria. En 2022, varios astrónomos informaron haber descubierto alrededor de AB Aurigae, una estrella que no tiene más de 4 millones de años, un protoplaneta cuya masa es nueve veces la de Júpiter. El objeto se estaba formando a unos 13 mil 840 millones de kilómetros de la estrella, que es más del doble de la distancia entre nuestro sol y Plutón.
En otros lugares se han encontrado planetas similares. “Es casi imposible explicar su formación con el proceso desde cero—señaló Cassandra Hall—. No debería haber suficiente material sólido para formar esos objetos donde se encuentran según el paradigma de acreción planetaria”.
Algunos astrónomos propusieron en la década de 1980 la noción de que la inestabilidad gravitacional podría explicar estos planetas inusuales. Pero no tenían ninguna prueba. En una simulación publicada en 2020, Hall y sus colegas mostraron que la velocidad del material de un disco con inestabilidad gravitacional varía en un patrón característico.
Años después, su equipo apuntó el radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que se encuentra en Chile, hacia la estrella AB Aurigae y descubrió el patrón distintivo exacto que predijo la simulación.
El nuevo estudio es “muy creíble”, opinó Lee Hartmann, astrónomo de la Universidad de Míchigan que no participó en la investigación. “Pero me parece que todavía hay algunos detalles que deben finalizarse para que sea absolutamente convincente”.
E incluso si los resultados son ciertos, solo demuestra que ocurre la inestabilidad gravitacional, no que así se han formado planetas, añadió Hartmann. Puede ser simplemente que el mecanismo contribuye a la acreción planetaria.
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Hall piensa que no es probable que solo se dé uno de estos procesos de formación planetaria.
“En realidad, esperamos que todas las instancias de formación planetaria atraviesen una etapa de inestabilidad gravitacional”, comentó, durante la cual podrían formarse planetas por una combinación de colapso gravitacional con la acreción en torno a un núcleo.
En el futuro, los astrónomos que dirigieron el estudio planean buscar señales de inestabilidad gravitacional en otros sistemas de estrellas jóvenes. Y luego, también esperan buscar marcadores del mecanismo en mundos totalmente formados.
Por su parte, Jess Speedie no puede esperar a descubrir más acerca de la diversidad de los planetas, las distintas maneras en que pueden formarse y qué podrían revelar sobre nuestro propio sistema solar.
“Me parece que el universo probablemente es más creativo que la mente humana. Nos interesan las posibilidades que hay en el espacio”, compartió. _
AB Aurigae, una estrella de unos 4 millones de años, rodeada de anillos de gas en los que pueden estarse formando protoplanetas; imagen capturada por el radiotelescopio Atacama Large.
c.2024 The New York Times Company
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