Un equipo internacional ha detectado, por primera vez, el momento preciso en que los planetas comenzaron a formarse alrededor de una estrella más allá del Sol: utilizando el telescopio ALMA, del que el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio, y el Telescopio Espacial James Webb, han observado la creación de las primeras motas de material formador de planetas: minerales calientes que apenas comienzan a solidificarse. Este hallazgo marca la primera vez que se identifica un sistema planetario en una etapa tan temprana de su formación y abre una ventana al pasado de nuestro propio Sistema Solar.
«Por primera vez, hemos identificado el momento más temprano en el que se inicia la formación de planetas alrededor de una estrella distinta de nuestro Sol«, declara Melissa McClure, profesora de la Universidad de Leiden (Países Bajos) y autora principal del nuevo estudio, publicado hoy en Nature.
La coautora, Merel van ‘t Hoff, profesora de la Universidad de Purdue (EE.UU.), compara sus hallazgos con «una imagen del Sistema Solar bebé«, diciendo que «estamos viendo un sistema que se parece a cómo se veía nuestro Sistema Solar justo cuando comenzaba a formarse«.
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Este sistema planetario recién nacido está emergiendo alrededor de HOPS-315, una protoestrella o estrella bebé que se encuentra a unos 1300 años luz de distancia de nosotros y es un análogo del Sol naciente. Alrededor de estas estrellas bebés, a menudo la comunidad astronómica detecta discos de gas y polvo conocidos como «discos protoplanetarios», que son los lugares de nacimiento de nuevos planetas. Aunque ya se habían visto previamente discos jóvenes que contienen planetas recién nacidos, masivos y similares a Júpiter, McClure dice: «Siempre hemos sabido que las primeras partes sólidas de los planetas, o ‘planetesimales’, deben formarse antes en el tiempo, en etapas más tempranas«.
Crédito:ESO/L. Calçada/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClure et al.
En nuestro Sistema Solar, el primer material sólido que se condensó cerca de la ubicación actual de la Tierra alrededor del Sol se encuentra atrapado dentro de meteoritos antiguos. La comunidad astronómica data estas rocas primordiales para determinar cuándo comenzó a formarse nuestro Sistema Solar. Estos meteoritos están repletos de minerales cristalinos que contienen monóxido de silicio (SiO) y pueden condensarse a las temperaturas extremadamente altas que se dan en los discos planetarios jóvenes. Con el tiempo, estos sólidos recién condensados se unen, formando las semillas para la formación de planetas a medida que ganan tamaño y masa. Los primeros planetesimales del Sistema Solar, que crecieron hasta convertirse en planetas como la Tierra o el núcleo de Júpiter, se formaron justo después de la condensación de estos minerales cristalinos.
Con su nuevo descubrimiento, este equipo ha encontrado evidencia de estos minerales calientes que comienzan a condensarse en el disco alrededor de HOPS-315. Sus resultados muestran que el SiO está presente alrededor de la estrella bebé en su estado gaseoso, así como dentro de estos minerales cristalinos, lo que sugiere que apenas está comenzando a solidificarse. «Este proceso nunca se ha visto antes en un disco protoplanetario, ni en ningún lugar fuera de nuestro Sistema Solar«, declara el coautor Edwin Bergin, profesor de la Universidad de Michigan (EE. UU.).
Estos minerales se identificaron por primera vez utilizando el telescopio espacial James Webb, un proyecto conjunto de las agencias espaciales de Estados Unidos, Europa y Canadá. Para averiguar de dónde provenían exactamente las señales, el equipo observó el sistema con ALMA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, operado por ESO junto con sus socios internacionales en el desierto de Atacama, en Chile.
Con estos datos, el equipo determinó que las señales químicas provenían de una pequeña región del disco que rodea a la estrella equivalente a la órbita del cinturón de asteroides que hay alrededor del Sol. «Estamos viendo estos minerales en este sistema extrasolar en el mismo lugar en que los vemos en los asteroides del Sistema Solar«, afirma el coautor Logan Francis, investigador postdoctoral en la Universidad de Leiden.
Debido a esto, el disco de HOPS-315 proporciona un maravilloso análogo para estudiar nuestra propia historia cósmica. Como dice van ‘t Hoff, «este sistema es uno de los mejores que conocemos para investigar algunos de los procesos que ocurrieron en nuestro Sistema Solar«. También proporciona a la comunidad astronómica una nueva oportunidad para estudiar la formación temprana de planetas, al actuar como un modelo de los sistemas solares recién nacidos en toda la galaxia.
Elizabeth Humphreys, astrónoma de ESO y directora del Programa Europeo de ALMA (quien no participó en el estudio), afirma: «Me impresionó mucho este estudio, que revela una etapa muy temprana de la formación de planetas. Sugiere que HOPS-315 se puede utilizar para comprender cómo se formó nuestro propio Sistema Solar. Este resultado pone de relieve la fuerza combinada de JWST y ALMA para explorar discos protoplanetarios«.