Los astrónomos han encontrado un planeta bebé escondido en nubes de gas y polvo que se arremolinan dentro de un sistema solar joven, al estudiar la acumulación de material alrededor de los puntos de Lagrange.
Eso es según una investigación publicada esta semana en The Astrophysical Journal Letters.
Estudiar estos protoplanetas es difícil. Sus viveros estelares están envueltos en grumos gruesos y calientes de gas hidrógeno en su mayoría, lo que impide que los astrónomos observen claramente el nacimiento de estrellas y planetas.
“La detección directa de planetas jóvenes es muy desafiante y hasta ahora solo ha tenido éxito en uno o dos casos”, dijo Feng Long, primer autor del estudio y becario postdoctoral en el Centro de Astrofísica de Harvard. “Los planetas siempre son demasiado débiles para que los veamos porque están incrustados en gruesas capas de gas y polvo”.
Para superar este obstáculo, Long y sus colegas desarrollaron un método para detectar mundos bebés y lo usaron para descubrir lo que parece ser un planeta joven que se forma alrededor de LkCa 15, una estrella juvenil ubicada a 518 años luz de la Tierra.
Así es como el equipo dijo que lo hicieron. Utilizaron datos de observación recopilados por el telescopio ALMA, que reveló un grupo de masa y una característica en forma de arco, ambos signos reveladores de que algo más se está formando dentro del denso disco protoplanetario de materia que rodea a la joven estrella.
Sin embargo, estas imágenes no proporcionaron pruebas contundentes de la formación de un planeta alrededor de ese sol. Pero otra medida que conectaba el par de características convenció al equipo de que habían encontrado un mundo extraño en formación. “Este arco y grupo están separados por unos 120 grados”, dijo Long. “Ese grado de separación no solo sucede, es importante matemáticamente”.
La separación mostró que estas dos características se encuentran en los puntos de Lagrange, puntos en el espacio alrededor de los cuales los objetos pueden orbitar de manera estable gracias a la atracción gravitacional de dos objetos grandes cercanos, por ejemplo, una estrella y un planeta. El Telescopio Espacial James Webb de la NASA se encuentra en el segundo punto de Lagrange o L2 en el Sistema Solar con la Tierra entre él y el Sol.
Eso significa que el telescopio Webb rodea efectivamente el punto L2 debido a la atracción combinada del Sol y la Tierra sobre él. Se queda, relativamente hablando, como resultado de esos dos cuerpos. Como explica la NASA: “En los puntos de Lagrange, la atracción gravitacional de dos grandes masas es exactamente igual a la fuerza centrípeta requerida para que un objeto pequeño se mueva con ellas”.
Los datos de LkCa 15 mostraron que el arco está ubicado en el punto L4 y el grupo está en L5. Estos están colocados así porque otro objeto, un planeta oculto, está orbitando entre ellos; los puntos de Lagrange son el resultado de la atracción gravitacional de la estrella joven y su mundo en formación, al igual que el Sol y la Tierra forman puntos de Lagrange, uno de ellos es el hogar de la sonda Webb.
Long y sus colegas usaron los datos para simular el crecimiento de un planeta con propiedades similares al que creían haber encontrado y compararon los resultados de su modelo con las imágenes del telescopio.
Las fuertes similitudes entre las simulaciones y los datos de observación mostraron que es probable que se esté formando un planeta alrededor de LkCa 15. Se estima que el objeto misterioso tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno o Saturno, y orbita alrededor de la estrella a una distancia considerable: 42 veces la distancia entre el Sol y la Tierra, y se cree que tiene entre uno y tres millones de años.
“[We] coloque un planeta en un disco lleno de paquetes de gas y partículas de polvo, y vea cómo interactúan y evolucionan bajo la física conocida”, dijo Long. “Al final, generalmente se creará una imagen para presentar la arquitectura del sistema en ciertos pasos de tiempo. Esta imagen modelo mostrará cómo se vería la emisión de longitud de onda milimétrica, [so we can] hacer una comparación directa con nuestras observaciones”.
Para que las simulaciones fueran efectivas, los astrónomos tuvieron que recopilar tanta información como pudieron sobre nuevos planetas para informar su modelo.
“Hay uno o dos estudios en el pasado que intentaron predecir planetas asociados con características similares, pero en estos ejemplos, solo encontraron una característica, por lo que no es tan convincente”, dijo Long. El registro. “Encontramos dos, el grupo y el arco”.
“Somos los primeros en detectar la acumulación de masa alrededor de ambos puntos de Lagrange, por lo que la ubicación del planeta se puede predecir con mayor precisión. Esperamos aplicar este método a otros sistemas”, agregó.
Lo principal en la búsqueda de planetas en crecimiento es buscar espacios vacíos en el disco protoplanetario, explicó.
“Los sistemas con brechas conocidas son los principales objetivos de búsqueda”, nos dijo Long. “Esta técnica para encontrar planetas jóvenes en realidad tiene muchas dependencias desconocidas en otras propiedades del sistema que todavía estamos explorando. Así que [finding more] muestras con esas características serían muy útiles para definir direcciones de búsqueda futuras”. ®