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Ha nacido un planeta

Las imágenes de alta resolución de los remolinos de polvo que quedan tras formarse las estrellas revelan la presencia de planetas ocultos y detalles sobre cómo evolucionan los sistemas solares.

Los discos protoplanetarios fotografiados por el telescopio ALMA desvelan la formación de sistemas solares incipientes. Estos círculos giratorios de gas y polvo son los restos que dejan las estrellas al nacer y aportan los ingredientes necesarios para crear planetas. [ALMA (ESO, NAOJ Y NRAO), S. ANDREWS ET AL. Y N. LIRA]

En síntesis

El telescopio ALMA, inaugurado en 2011, concedió a los astrónomos la primera oportunidad de observar con detalle los discos de gas y polvo que rodean las estrellas.

Tales discos circunestelares ayudan a comprender la formación y evolución de los sistemas solares distantes, y su estructura puede delatar la presencia de planetas imposibles de detectar de otro modo.

Los telescopios que entrarán en funcionamiento en los próximos años nos permitirán profundizar en el estudio de los discos circunestelares y tal vez observar de manera directa los planetas que albergan.

La semana en que comencé el doctorado, se anunciaron los primeros proyectos científicos del Gran Conjunto Milimétrico/Submilimétrico de Atacama (ALMA), un nuevo telescopio situado en Chile. Este revolucionario instrumento está formado por decenas de antenas de radio que trabajan de forma conjunta para generar imágenes tan detalladas como las de un único telescopio de 16 kilómetros de ancho. Gracias a esta increíble resolución, las observaciones de ALMA en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas son más profundas y lejanas que las de cualquier otro telescopio anterior.

No desaproveché la ocasión de unirme a uno de esos proyectos iniciales, el estudio de un disco de polvo y escombros alrededor de la estrella cercana AU Mic. Los científicos nunca habían visto con tanto detalle este tipo de objetos antes de la construcción de ALMA. Puede que el polvo y los escombros no parezcan muy emocionantes, pero son la materia prima de la que están hechos los planetas, y este observatorio nos brindaba la oportunidad de presenciar el proceso de formación planetaria en acción.

Los datos tardaron un año en llegar. Gran parte de la astronomía moderna se hace a distancia: en vez de pasar largas noches en un observatorio remoto, solo tuvimos que enviar una secuencia de comandos informáticos para decirle al telescopio dónde y cuándo apuntar, y después aguardar pacientemente (o más bien con impaciencia) a que se agendaran y completaran nuestras observaciones. Aún recuerdo la expectación, las mariposas en el estómago mientras esperaba a que se descargaran los datos y, cuando por fin estuvo todo listo, el asombro al ver aparecer la imagen en la pantalla de mi ordenador: una mancha de luz larga y delgada con tres puntos brillantes, uno en el centro y dos en los bordes, uno a cada lado.

Lo que vislumbrábamos era un sistema solar en crecimiento. El punto central correspondía a la estrella, que ahora sabemos que fulgura y envía al espacio ráfagas de partículas de alta energía. Los otros dos puntos brillantes marcaban los bordes de un disco de escombros que envuelve la estrella central, semejante al cinturón de Kuiper que orbita en torno a nuestro Sol [véase «El sistema solar más allá de Neptuno», por Michael D. Lemonick; Investigación y Ciencia, enero de 2015]. Creemos que esa banda está compuesta por los restos que dejó la formación de planetas alrededor de AU Mic, una joven estrella enana de tipo M situada a unos 32 años luz de la Tierra. Hace poco, otros científicos han descubierto dos planetas en ese sistema, con masas similares a las de Júpiter y Saturno, y que orbitan bastante cerca de su estrella. Ahora disponemos de una oportunidad única para observar la evolución del material del disco y sus interacciones con los planetas recién formados.

Desde la obtención de esa imagen, las posibilidades de ALMA han seguido aumentando: la red cuenta hoy con nuevas antenas y una mayor resolución, y cubre un intervalo más amplio de longitudes de onda. Entretanto, los estudios sobre los discos que rodean las estrellas y la génesis planetaria se han multiplicado. ALMA ha realizado cientos de fotografías que ofrecen una nueva visión sobre cómo se forman tales sistemas y desvelan un tesoro de planetas ocultos que no podríamos haber detectado de otro modo.

Discos circunestelares

Las estrellas se forman a partir de vastas regiones de gas y polvo conocidas como nubes moleculares. La densidad típica del espacio vacío es de tan solo un átomo por centímetro cúbico, pero las partes más espesas de las nubes moleculares pueden alcanzar densidades entre 10.000 y un millón de veces más altas. Cuando esas zonas, o «núcleos», se vuelven lo bastante densas, se derrumban bajo su propia gravedad y dan lugar a estrellas. Al mismo tiempo, la rotación inicial del núcleo que colapsa y la conservación del momento angular crean un disco alrededor de la estrella recién nacida. Los astrónomos llaman discos circunestelares a esas acumulaciones de polvo y gas.

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