Así nace un nuevo planeta

Científicos de la Universidad de Arizona observan la formación del exoplaneta «LkCa15», y sacan una de las primeras imágenes de su nacimiento
Un grupo de investigadores de la Universidad de Arizona han hecho un seguimiento de la formación de un exoplaneta denominado «LkCa15», situado a unos 450 años luz de la Tierra, y captado una de las primeras imágenes de este proceso. En concreto, este protoplaneta es una joven estrella rodeada por un disco de transición, un lugar en el que nacen los planetas. Los resultados de este estudio han sido publicados en la prestigiosa revista «Nature», ha informado en una nota de prensa el citado centro universitario.
A pesar de su considerable distancia de la Tierra, y de su gaseosa y polvorienta atmósfera, la Universidad de Hawaii descubrió este jovencísimo exoplaneta en 2011, aunque ha sido la Universidad de Arizona la que ha seguido más de cerca su crecimiento en los últimos años. En concreto, los investigadores Stephanie Sallum y la doctora Kate Follette - ahora cursando su postdoctorado en la Universidad de Stanfornd- han liderado este proceso.
En esta línea Follette ha destacado que «no se había tenido éxito hasta ahora en la detección de un planeta en formación con anterioridad». La investigadora ha añadido que «siempre han existido explicaciones alternativas, pero que en este caso nosotros la hemos elaborado a partir de una imagen en directo. Es muy difícil cuestionar esto».
El comunicado de prensa de la Universidad de Arizona ha destacado que tanto Sallum y Follette hacía unos meses trabajaban por separado en sus propios doctorados, que curiosamente apuntaban hacia la misma estrella: «LkCa15». La cual estaba rodeada por un tipo especial de disco en el que se forman los protoplanetas y que tiene un hueco en el centro.
En concreto, aclara la agencia SINC, cuando nace una estrella, se crea un disco orbital de gas y polvo a su alrededor a partir del cual se forman los planetas. Los «claros» que van quedando en el interior de los discos en transición se relacionan con la formación de planetas. Una visión que esta investigación parece confirmar.
De los casi 2000 exoplanetas localizados solamente una decena han sido «fotografiados», y siempre después de que se hubieran formados, no durante su nacimiento.

La mejora en la óptica de los telescopios, clave en la observaciónd e estos objetos poco visibles aunque próximos al Sistema Solar - UNIVERSIDAD DE ARIZONA

Para Kate Follette, «la razón por la que seleccionamos este sistema es porque está construido entorno a una joven estrella que ha dejado materia de su proceso de formación», y lo ha comparado con un donut. Luego ha añadido que el sistema elegido es «especial porque tiene varios discos con el tamaño de un sistema solar en su interior y que una de las formas de crear este tipo de brechas, no es otra que sea el escenario de la formación planetas en su interior».

Telescopios de última generación

Por su parte, Sallum ha añadido que los investigadores pueden ahora fotografiar objetos que estan más próximos, pero mucho menos visibles que una estrella cercana. Para ello, ha usado el Gran Telescopio Binocular (LBT, en inglés), considerado el telescopio más grande del mundo en Mount Graham y al telescopio Magellan y sus sistemas ópticos adaptativos situado (MagAO) en Chile. Como ha informado SINC, que con estas ópticas especiales para analizar los claros del disco que rodea a la estrella «LkCa 15» han han detectado emisiones de hidrógeno-alfa, que indican la existencia de gas muy caliente, a unos 9.700 grados Celsius. Lo que confirmaría, según estos investigadores, que ahí se está formando un nuevo planeta.
Para Laird Close, profesor de astronomya de la Universidad de Arizona y ayudante de la doctora Follette, «cuando tú ves a través de la atmósfera de la Tierra, lo que estas viendo es una mezcla entre aire frío y cálido en un medio turbulento que hace a las estrellas brillar». A su jucio, para los grandes telescopios es bastante dramático: «Ves una imagen horrible, pero es el mismo fenómeno que produce el parpadeo de las luces y estrellas», ha concluido.

Primera imagen confirmada de un planeta recién nacido

Este mundo infantil es un gigante gaseoso con una atmósfera nubosa
La astronomía está de enhorabuena. Un equipo del Instituto Max Planck en Heidelberg (Alemania) ha logrado captar la primera imagen confirmada de un planeta recién nacido en el polvoriento disco que rodea a una joven estrella a 370 años luz de la Tierra. Los datos sugieren que la atmósfera de este mundo infantil es nubosa.
Los astrónomos utilizaron el potente instrumento Sphere, instalado el VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral (ESO), para abrirse camino a través del material que rodea la estrella enana PDS 70, en la constelación del Centauro, y lograr la espectacular instantánea de ese nuevo mundo, llamado PDS 70b. El equipo también pudo medir el brillo del planeta en diferentes longitudes de onda, lo que, a su vez, permite deducir las propiedades de su atmósfera.

Primera imagen clara de un planeta atrapado en el mismo acto de formación alrededor de la estrella enana PDS 70. El planeta, visible como un punto brillante a la derecha del centro de la imagen. - ESO/A. Müller et al. / Vídeo: Esta es la primera imagen que se capta de un planeta recién nacido

El planeta destaca claramente en las nuevas observaciones, visible como un punto brillante a la derecha del centro ennegrecido de la imagen. Se encuentra aproximadamente a 3.000 millones de kilómetros de la estrella central, lo cual equivale a la distancia existente entre Urano y el Sol. El análisis muestra que PDS 70b es un planeta gaseoso gigante con una masa unas cuantas veces la de Júpiter. La superficie del planeta tiene una temperatura de aproximadamente 1000° C, mucho más caliente que cualquier planeta de nuestro Sistema Solar.
La región oscura en el centro de la imagen se debe al uso de un coronógrafo, una máscara que bloquea la luz cegadora de la estrella central y permite a los astrónomos detectar a sus compañeros planetarios del disco, mucho más tenues. Sin esta máscara, la débil luz del planeta sería totalmente superada por el intenso brillo de PDS 70.
«Estos discos alrededor de estrellas jóvenes son los lugares en los que nacen los planetas, pero hasta ahora sólo un puñado de observaciones han detectado indicios de planetas bebé en ellos», explica Miriam Keppler, que lidera el equipo detrás del descubrimiento. «El problema es que, hasta ahora, la mayoría de estos candidatos a planeta podrían ser solo fenómenos en el disco». Este es el primero en firme.

Este mapa muestra la constelación meridional de Centauro y destaca la mayoría de las estrellas que son visibles a simple vista en una noche despejada. La estrella enana PDS 70 está marcada con un círculo rojo.- ESO, IAU and Sky & Telescope

Espectro del planeta

En los últimos meses, un segundo equipo científico, que implica a muchos de los astrónomos del grupo del descubrimiento, incluyendo a Keppler, ha seguido estudiando las observaciones iniciales para investigar al nuevo compañero planetario de PDS 70 con más detalle. No solo han obtenido la espectacular imagen del planeta que se muestra aquí, sino que también fueron capaces de obtener un espectro del planeta. El análisis de este espectro indicó que su atmósfera está turbia.
El mundo bebé ha abierto un disco de transición (un disco protoplanetario con un gigantesco «hueco» en el centro). Estas brechas internas se conocen desde hace décadas y se ha especulado con que fueran fruto de la interacción entre el disco y el planeta. Ahora, por primera vez, podemos ver el planeta.
«Los resultados de Keppler ofrecen una nueva perspectiva sobre las primeras etapas de evolución planetaria, que son complejas y que no comprendemos del todo», comenta André Müller, líder del segundo equipo que investiga al joven planeta. «Necesitábamos observar un planeta en el disco de una estrella joven para comprender realmente los procesos de formación planetaria». Determinando las propiedades atmosféricas y físicas del planeta, los astrónomos son capaces de probar modelos teóricos de formación planetaria.

Descubren dos planetas recién nacidos

Uno similar a Júpiter y el otro más parecido a Neptuno pueden compararse con un bebé humano de apenas una semana de vida


El planeta bebé K2-33b, uno de los más jóvenes hallados hasta la fecha - NASA/JPL-Caltech

Dos investigaciones independientes anuncian esta semana en la revista Nature el hallazgo de dos planetas extrasolares «en pañales». Uno de ellos es el más joven completamente formado jamás detectado. Se encuentra en órbita alrededor de una estrella a 500 años luz de la Tierra y tiene un tamaño algo mayor al de Neptuno. El segundo es un gigante tipo Júpiter que gira alrededor de una estrella de solo 2 millones de años, el equivalente estelar de un bebé humano de una semana, a 430 años luz de nosotros. Los científicos esperan que los descubrimientos ayuden a los astrónomos a obtener una mayor comprensión de los procesos que dan lugar a la formación de los planetas en las galaxias.

El sistema K2-33, a 500 años luz de la Tierra, comparado con nuestro Sistema Solar - NASA/JPL-Caltech

El primer «recién nacido», conocido como K2-33b, es un 50% más grande que Neptuno. Se mueve muy cerca de una estrella de entre 5 y 10 millones de años (K2-33), una tierna criatura en términos astronómicos, especialmente si se compara con la Tierra, que tiene 4.500 millones de años de antigüedad. Su «año» no llega a cinco días y medio terrestres.
El equipo de astrónomos detectó el nuevo planeta con el telescopio espacial Kepler de la NASA, que identificó una atenuación recurrente en la luz emitida por la estrella. Esto ocurre cuando el planeta en órbita pasa periódicamente frente a ella y desvela su existencia.
«Es muy raro encontrar un planeta en esta etapa de su infancia, lo que nos da una oportunidad única para tratar de entender más acerca de cómo se forman y desarrollan todos los planetas, incluyendo la Tierra», indica Sasha Hinkley, profesor titular de Astrofísica y Astronomía de la Universidad de Exeter y coautor del estudio.

Mundos formados

Cuando se forman las estrellas, están rodeadas por densas regiones de gas y polvo, llamadas discos protoplanetarios, a partir de los cuales se forman los planetas. Cuando una joven estrella tiene unos pocos millones de años, este disco se ha disipado en gran parte y la formación de planetas es casi completa. Según las observaciones del telescopio espacial Spitzer de la NASA, la estrella orbitada por el nuevo exoplaneta tiene una pequeña cantidad de material del disco a la izquierda, lo que sugiere que está en las etapas finales de disiparse.
«Los astrónomos saben que la formación de estrellas se ha completado en esta región, llamada Alta Scorpius, porque más o menos una cuarta parte de las estrellas todavía tienen discos protoplanetarios brillantes», dice Trevor David, primer autor del artículo, del Instituto de Tecnología de California en Pasadena. «El resto de las estrellas en la región no tienen este tipo de discos, por lo que razonamos que la formación de planetas debe de estar casi completa en estas estrellas, y sería una buena oportunidad para encontrar exoplanetas jóvenes a su alrededor».

Recreación de un planeta gigante recién nacido como el hallado cerca de la estrella V830 Tau - Mark A. Garlick

En el segundo artículo, investigadores de la Universidad de Toulouse y del Centro Nacional para la Investigación Científica (CNRS) en Francia, describen la detección de un «Júpiter caliente», que orbita muy cerca de una estrella similar al Sol de solo 2 millones de años llamada V830 Tau. La distancia entre los dos objetos es sólo una vigésima parte de la que separa el Sol y la Tierra. En nuestro sistema solar, pequeños planetas rocosos como el nuestro se encuentran cerca del Sol, mientras que gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno orbitan mucho más lejos. El hallazgo refuerza la teoría de que los planetas gigantes se forman en discos protoplanetarios y luego pueden migrar hacia dentro, hacia sus estrellas, lo que ocurre en fases muy tempranas de su formación. «Nuestro descubrimiento demuestra por primera vez que estos organismos pueden ser generados en las etapas muy tempranas de la formación planetaria, y probablemente juegan un papel central en la configuración de la arquitectura general de los sistemas planetarios», explica Jean-François Donati, astrónomo del CNRS y autor principal del artículo.