Puede haber más de una forma de crear un planeta

Cuando se trata de formación de planetas, los astrónomos han adoptado desde hace tiempo lo que Cassandra Hall, astrónoma del Centro de Física de Simulación de la Universidad de Georgia, llama el enfoque “de abajo hacia arriba”: los gases y el polvo que orbitan alrededor de una estrella joven se acumulan lentamente a lo largo de millones de años. Su gravedad le da forma de cuerpo redondo.

Pero el descubrimiento realizado por la Dra. Hall y sus colegas, Fue publicado en Nature este mes.lo que sugiere que el panorama puede ser más complejo.

En un sistema estelar a 508 años luz de la Tierra, los investigadores han encontrado condiciones que respaldan un enfoque alternativo «de arriba hacia abajo» para la formación de planetas, en el que el material fértil que orbita alrededor de una estrella joven colapsa rápidamente formando un planeta. Este mecanismo, conocido como inestabilidad gravitacional, podría explicar la existencia de mundos masivos y misteriosos que siguen órbitas amplias alrededor de estrellas relativamente pequeñas.

«No había evidencia realmente concluyente de que esto hubiera sucedido antes», escribió el Dr. Hall en un correo electrónico. «¡Lo encontramos!».

La materia cósmica que orbita una estrella joven está llena de potencial que podría ayudar a formar planetas. Este material se conoce como disco protoplanetario y este disco generalmente gira debido a la gravedad de la estrella anfitriona. Pero si este disco se vuelve lo suficientemente grande, puede verse afectado por su propia gravedad, provocando que el sistema estelar naciente se vuelva inestable. Las áreas de mayor densidad aparecen en el disco en forma de brazos espirales, similares a la forma de las nubes giratorias de los huracanes.

«La estrella será como el ojo de la tormenta», dijo Jess Speedie, estudiante de posgrado de la Universidad de Victoria en Canadá que dirigió el estudio bajo la supervisión del astrofísico Rubing Dong.

Según Speedy, si estos brazos logran extraer suficiente material, podrían dividirse en grupos, que a su vez podrían colapsar y convertirse en planetas gaseosos gigantes. Esto puede suceder en sólo unos pocos cientos de años, en lugar de los millones de años previstos para el enfoque «de abajo hacia arriba» conocido como acreción de núcleos.

«Estas dos teorías han estado en batalla en astronomía durante algún tiempo. Hemos encontrado, por primera vez, evidencia concluyente de que es posible una vía de inestabilidad gravitacional», dijo la Sra. Speedie.

Los discos gravitacionalmente inestables pueden ser las matrices de planetas masivos que están demasiado lejos de sus estrellas anfitrionas para explicarse por la acreción del núcleo. En 2022, los astrónomos podrán determinar si estos planetas son capaces de expandirse o contraerse. ha sido reportado El descubrimiento de un protoplaneta nueve veces la masa de Júpiter orbitando la estrella AB Aurigae, una estrella que tiene sólo cuatro millones de años. El planeta se estaba formando a una distancia de 14.000 millones de kilómetros de la estrella, más del doble de la distancia entre nuestro Sol y Plutón.

Se han encontrado planetas similares en otros lugares. «Es casi imposible explicar su formación mediante un proceso 'de abajo hacia arriba'», afirma el Dr. Hall. «Según el modelo básico de acreción, no debería haber suficiente material sólido para formar estos objetos allí».

En la década de 1980, los astrónomos propusieron la idea de que la inestabilidad gravitacional podría dar origen a estos planetas poco convencionales. Pero no pudieron encontrar una manera de demostrarlo. En una simulación publicada en 2020, La Dra. Hall y sus colegas demostraron La velocidad de la materia a través del disco gravitacionalmente inestable varía según un patrón distinto.

Años más tarde, su equipo apuntó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un radiotelescopio en Chile, hacia la estrella AB Aurigae y encontró la firma exacta predicha por la simulación.

Lee Hartman, un astrónomo de la Universidad de Michigan que no participó en el trabajo, dijo que el nuevo estudio es «bastante plausible», y añadió: «Pero creo que hay algunos detalles que aún deben aclararse para que este estudio sea completamente convincente». «.

El Dr. Hartmann añadió que incluso si los resultados fueran sólidos, sólo prueban que la inestabilidad gravitacional es algo que ocurre, no que conduzca a la formación de planetas. La razón puede ser que el mecanismo ayuda a que el núcleo se acumule.

El Dr. Hall cree que es poco probable que este escenario sea uno u otro.

«En realidad, esperamos que todos los entornos en los que se forman los planetas pasen por una fase gravitacionalmente inestable», donde los planetas pueden formarse a través del colapso gravitacional y la acreción del núcleo, dijo.

En el futuro, los astrónomos que dirigieron el estudio planean buscar signos de inestabilidad gravitacional en otros sistemas estelares jóvenes. Con el tiempo, también esperan buscar señales de este mecanismo en mundos completamente formados.

Speedie espera aprender más sobre la diversidad de los planetas, las diferentes formas en que podrían formarse y lo que esto podría revelar sobre nuestro sistema solar.

«Creo que el universo es probablemente más creativo que la mente humana», dijo. «Estamos interesados ​​en las posibilidades que existen allí».