Así se ven docenas de discos de formación planetaria alrededor de sus estrellas

En una serie de tres estudios, publicados en la revista Astronomy & Astrophysics, un equipo de astrónomos y astrónomas de más de 10 países arroja nueva luz sobre el fascinante y complejo proceso de formación de planetas. Las impresionantes imágenes, captadas con el instrumento SPHERE instalado en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), en Chile, representan uno de los mayores estudios jamás realizados sobre discos de formación planetaria.

El equipo estudió un total de 86 estrellas en tres regiones diferentes de formación estelar de nuestra galaxia: Tauro y Camaleón I (ambas a unos 600 años luz de la Tierra) y Orión (una nube rica en gas a unos 1.600 años luz de nosotros que se sabe que es el lugar de nacimiento de varias estrellas más masivas que el Sol).

Discos de formación planetaria en las nubes ricas en gas de Tauro (izquierda) y Camaleón I (derecha). / ESO/A.Garufi et al.; IRAS/C. Ginski et al.; ESA/Herschel

En las jóvenes estrellas analizadas podrían tener planetas formándose a su alrededor, proporcionando una gran cantidad de datos y conocimientos únicos sobre cómo surgen estos mundos en diferentes regiones de nuestra galaxia.

"Esto supone un cambio fundamental en nuestro campo de estudio", afirma Christian Ginski, profesor de la Universidad de Galway (Irlanda), y autor principal de uno de los tres artículos, ya que se pasa "del intenso estudio de sistemas estelares individuales a esta enorme visión general de regiones enteras de formación estelar".

Hasta la fecha, se han descubierto más de 5000 exoplanetas orbitando estrellas distintas del Sol, a menudo dentro de sistemas marcadamente diferentes a nuestro sistema solar. Para comprender dónde y cómo surge esta diversidad, se observan los discos ricos en polvo y gas que envuelven a las estrellas jóvenes, las cunas mismas de la formación de estos mundos. Estos se detectan mejor en las enormes nubes de gas donde se forman las propias estrellas.

Al igual que ocurre con los sistemas planetarios maduros, las nuevas imágenes muestran la extraordinaria diversidad de discos de formación planetaria. "Algunos de ellos muestran enormes brazos espirales, presumiblemente impulsados por el intrincado ballet de planetas en órbita", declara Ginski.

"Otros muestran anillos y grandes surcos generados por la formación de planetas, mientras que otros parecen lisos y casi inactivos en medio de todo este ajetreo de actividad", añade el autor principal de otro de los estudios, Antonio Garufi, astrónomo del Observatorio de Astrofísica de Arcetri del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia (INAF).

El ojo de SPHERE

Aunque los discos de formación planetaria pueden extenderse a distancias cientos de veces mayores que la distancia entre la Tierra y el Sol, su ubicación a varios cientos de años luz de nosotros los hace aparecer como pequeños puntos en el cielo nocturno. Para observarlos, el equipo empleó el sofisticado instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, búsqueda de exoplanetas con espectropolarimetría de alto contraste).

Su sistema de óptica adaptativa extrema de última generación corrige los efectos turbulentos generados por la atmósfera de la Tierra, produciendo imágenes nítidas de los discos. Esto permitió obtener imágenes de discos alrededor de estrellas con masas tan bajas como la mitad de la del Sol, objetos que suelen ser demasiado débiles para la mayoría de los instrumentos disponibles en la actualidad.

Además, se obtuvieron datos adicionales para el sondeo utilizando el instrumento X-shooter del VLT, lo que permitió determinar la edad y la masa de las estrellas. Por otro lado, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que ESO es socio, también proporcionó al equipo información sobre la cantidad de polvo que rodea a algunas de las estrellas.

"Es casi poético que los procesos que marcan el inicio del viaje hacia la formación de planetas y, en última instancia, la vida en nuestro propio sistema solar, sean tan hermosos", apunta Per-Gunnar Valegård, estudiante de doctorado en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos), quien dirigió el estudio de Orión.

Valegård, que también es profesor a tiempo parcial en la Escuela Internacional Hilversum de los Países Bajos, espera que las imágenes inspiren a su alumnado para que, en el futuro, se conviertan en científicos y científicas.

Discos de formación planetaria alrededor de estrellas jóvenes y su ubicación dentro de la nube rica en gas de Orión. / ESO/P.-G. Valegård et al.; IRAS

En el caso de Orión, se observó que sus estrellas en grupos de dos o más tenían menos probabilidades de tener grandes discos de formación planetaria. Este es un resultado significativo dado que, a diferencia de nuestro Sol, la mayoría de las estrellas de nuestra galaxia tienen compañeras.

Además, la apariencia desigual de los discos en esta región sugiere la posibilidad de la presencia de planetas masivos incrustados dentro de ellos, lo que podría estar causando que se deformen y estén desalineados.

A medida que avanza la tecnología, el equipo espera profundizar aún más en el corazón de los sistemas de formación de planetas. El próximo Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, por ejemplo, permitirá estudiar las regiones más internas alrededor de las estrellas jóvenes, donde se podrían estar formándo planetas rocosos como el nuestro.

Referencias:

C. Ginski et al.: "The SPHERE view of the Chamaeleon I star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs".

A. Garufi et al.:"The SPHERE view of the Taurus star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs".

P.-G. Valegård et al. "Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): The SPHERE view of the Orion star-forming región". Astronomy & Astrophysics

Los datos fueron recopilados como parte del programa de tiempo garantizado del consorcio SPHERE, así como del programa DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars, estudio de la evolución de los discos a través de la obtención de imágenes de estrellas jóvenes cercanas) de ESO.

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