¿Qué es exactamente un sistema solar "normal"? Si pensamos que teníamos alguna idea en el pasado, definitivamente no la tenemos ahora. Y un nuevo estudio dirigido por astrónomos de la Universidad de Cambridge ha reforzado este hecho. El nuevo estudio encontró cuatro planetas gigantes gaseosos, similares a nuestros propios Júpiter y Saturno, orbitando una estrella muy joven llamada CI Tau. Y uno de los planetas tiene una órbita extrema que lo lleva más de mil veces más lejos de la estrella que el planeta más interno.
CI Tau está a unos 500 años luz de distancia en una parte muy activa de la galaxia denominada "guardería estelar". Con solo 2 millones de años, CI Tau es un simple bebé en términos estelares. Nuestro propio Sol tiene aproximadamente 5 mil millones de años y tiene otros 5 mil millones para ir, más o menos. Entonces, CI Tau es demasiado joven para tener el tipo de gigantes gaseosos que tiene. O eso pensamos.
Nuestro mejor modelo de formación del sistema solar se llama hipótesis nebular y es más o menos así: una nube de gas y polvo en remolino crece y gana densidad hasta que se derrumba en una estrella y comienza la fusión. Alrededor de esta estrella recién formada, el resto del gas y el polvo sigue girando como un disco protoplanetario. Con el tiempo, este asunto se acumula y forma otros planetas, lunas y asteroides, y ya no hay disco protoplanetario. Esa es una breve descripción de cómo van las cosas.
Pero se cree que este proceso de formación de planetas lleva mucho tiempo, mucho más de 2 millones de años. Una estrella como nuestro Sol puede formarse en tan solo 1 millón de años, pero los planetas gaseosos tardan entre 10 y 100 millones de años en formarse, y los planetas terrestres tardan aún más.
“Se supone que los planetas de masa de Saturno se forman acumulando primero un núcleo sólido y luego tirando de una capa de gas en la parte superior, pero se supone que estos procesos son muy lentos a grandes distancias de la estrella. La mayoría de los modelos tendrán dificultades para hacer planetas de esta masa a esta distancia ". - Autor principal del estudio, profesor Cathie Clarke, Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge.
Esta no es la primera vez que CI Tau llama la atención de los astrónomos. En 2016, los astrónomos descubrieron un Júpiter caliente orbitando la estrella. Esto la convirtió en la primera estrella de su corta edad en tener uno de estos gigantes de gas caliente. Un Júpiter caliente es un gigante gaseoso en el mismo rango de masa que nuestro propio Júpiter, pero uno que orbita tan cerca de su estrella que hace mucho calor. Los calientes Júpiter son desconcertantes porque no entendemos cómo pueden formarse "in situ", o tan cerca de la estrella. Los astrónomos piensan que este tipo de planetas se forman más lejos de la estrella y migran. ¿Cómo podría suceder esto en solo 2 millones de años?
En este nuevo estudio, un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Cambridge ha vuelto a mirar a CI Tau. Utilizaron el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) para buscar en el sistema CI Tau hermanos del Júpiter caliente. Lo que encontraron aumentó el misterio del sistema. Descubrieron otros 3 gigantes gaseosos que orbitan alrededor de la estrella, y uno de ellos sigue una órbita muy lejana mil veces más lejos de la estrella que el planeta más interno, el ya mencionado Júpiter caliente. Según el documento, este es "... el conjunto más grande de exoplanetas jamás detectado a esta edad". Entonces, ¿qué significa todo esto?
"Actualmente es imposible decir si la arquitectura planetaria extrema vista en CI Tau es común en los sistemas calientes de Júpiter ..." - Profesor Cathie Clarke, Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge.
Por ahora, no estamos seguros. Alrededor del 1% de las estrellas albergan Júpiter calientes, pero la mayoría de los Júpiter calientes conocidos son cientos de veces mayores que CI Tau. Como sabemos, los planetas no pueden formarse antes que la estrella, ¿cómo pueden explicar los astrónomos lo que sucedió en este sistema?
“Actualmente es imposible decir si la arquitectura planetaria extrema vista en CI Tau es común en los sistemas calientes de Júpiter porque la forma en que se detectaron estos planetas hermanos - a través de su efecto en el disco protoplanetario - no funcionaría en sistemas más antiguos que ya no tienen un disco protoplanetario ", dijo la profesora Cathie Clarke del Instituto de Astronomía de Cambridge, el primer autor del estudio.
Aquí hay suficientes preguntas para mantener ocupado a un equipo de astrónomos durante toda su carrera. Según los investigadores, no está claro qué papel, si alguno, desempeñaron los planetas hermanos al conducir el planeta más interno a su órbita ultra cercana. Tampoco está claro si cualquier mecanismo que pueda estar en juego en este sistema es el mismo mecanismo que hace que Júpiter sea bueno en general. Y otro misterio es cómo se formaron los dos planetas exteriores.
"Los modelos de formación de planetas tienden a centrarse en poder hacer los tipos de planetas que ya se han observado, por lo que los nuevos descubrimientos no necesariamente se ajustan a los modelos", dijo Clarke. “Se supone que los planetas de masa de Saturno se forman acumulando primero un núcleo sólido y luego tirando de una capa de gas en la parte superior, pero se supone que estos procesos son muy lentos a grandes distancias de la estrella. La mayoría de los modelos tendrán dificultades para hacer planetas de esta masa a esta distancia ".
Esto, por supuesto, es lo que hace que la ciencia sea tan convincente y efectiva. Los astrónomos observan algo y crean un modelo para explicarlo. Luego siguen observando, y algunos descubrimientos refuerzan el modelo, mientras que otros lo desafían. Por lo tanto, el modelo se actualiza constantemente y, con el tiempo, representa de manera realista una muestra cada vez mayor de observaciones.
Los astrónomos seguirán estudiando este sistema para tratar de desentrañar algunos de estos misterios. ALMA ha revolucionado el estudio de los discos protoplanetarios, y el trabajo futuro, sin duda, se apoyará en ALMA nuevamente. Tiene el poder de formar imágenes de planetas que se forman dentro de los discos protoplanetarios, que son lugares oscuros y poco iluminados que son muy difíciles de ver.
Prepárate para sorprenderte con lo que ALMA ve. De nuevo.
- Comunicado de prensa de la Universidad de Cambridge: "Los planetas gigantes alrededor de las estrellas jóvenes plantean preguntas sobre cómo se forman los planetas"
- Documento de investigación: "Imágenes milimétricas de alta resolución del disco protoplanetario CI Tau: un conjunto masivo de protoplanetas de 0.1 a 100 au"
- Comunicado de prensa de la Universidad de Rice: "Los astrónomos encuentran un planeta gigante alrededor de una estrella muy joven"
- Página de Wikipedia: Hipótesis Nebular
