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Mexicanos observan por primera vez la formación de
planetas
Por Tania Robles
Ciudad de México. 30 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Un
grupo de astrónomos mexicanos del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica
(Irya) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) participa en la
observación de las primeras etapas de un protoplaneta en formación a cientos de
años luz de distancia de la Tierra.
Anteriormente, no se habían podido observar las distintas etapas de la formación
planetaria, mismas que se revelaron tras obtener imágenes de la estrella HL Tau
por el radiotelescopio Very Large Array (VLA) en Nuevo México. Esta estrella se
encuentra a 450 años luz y la observación del disco de polvo cósmico que la rodea
permitió conocer detalles de su estructura dentro de la cual se forma este planeta.
HL Tau tiene un millón de años, lo que la hace una estrella muy joven para
demostrar evidencia del inicio de la formación planetaria. Al formarse las estrellas,
estas nacen y van evolucionando rodeadas de un disco de gas y polvo cósmico
dentro del cual se irán formando los planetas, llamado disco protoplanetario.
Los investigadores mexicanos involucrados son los doctores Roberto Galván
Madrid, Luis Felipe Rodríguez Jorge y Carlos Carrasco González, líder de la
investigación.
Antecedentes
Estos resultados derivan de una investigación que comenzó a mediados de los
años 90, hace aproximadamente 20 años, en la que se pretendía conocer qué es
lo que había alrededor de las estrellas jóvenes.
Previo a este descubrimiento, en 2014 y 2015, se estudió la misma estrella y su
disco con el radiotelescopio Gran Arreglo Milimétrico de Atacama (ALMA, por sus
siglas en inglés) en Chile, en donde se obtuvo información y la mejor imagen
considerada por los astrónomos de un disco de formación planetaria. En esta se
observan brechas en el disco que posiblemente son causadas por cuerpos
planetarios que han arrasado con el polvo a lo largo de sus órbitas. Esta imagen
comprobó físicamente las teorías de los astrofísicos en el tema.
Con el estudio en ALMA se observaron detalles en la parte externa del disco; sin
embargo, aún cercano a la estrella, hay una zona en la que se espera se forme la
mayoría de los planetas similares a la Tierra. En esta área el polvo no permite su
detección mediante ondas milimétricas con las que ALMA trabaja. El
radiotelescopio captó ondas de radio con longitud de siete milímetros.
Entonces, para obtener más detalles de esta región fue necesario que los
investigadores realizaran sus observaciones con el VLA, instrumento que recibe
ondas de longitud más largas a las que el polvo es transparente, es decir, logra
detectarlo. Las imágenes obtenidas con este radiotelescopio tienen más calidad
que cualquiera obtenida anteriormente en los estudios y registró ondas con
longitud de un milímetro.
Planetas nacientes
Pero ¿cómo se forma un planeta? El doctor Luis Felipe Rodríguez explica que en
torno a las estrellas hay una especie de disco aplanado de polvo, no es sólida y
está compuesta por gases y moléculas. Este polvo está conformado por silicatos,
minerales compuestos de silicio y oxígeno y por grafito. Alrededor de él se junta
agua, metano o amoniaco en forma de hielo.
Este polvo o material cercano a la estrella se calienta por la misma y comienza a
emitir radiación que es detectada por los radiotelescopios y por los cuales se
puede conocer su distribución, temperatura y tamaño con base en estas
observaciones.
"Un planeta se forma del polvo fino que gira alrededor de la estrella. Al girar, se va
aglomerando y chocando entre él, por lo que se forman pequeños cuerpos que
van creciendo y comienzan a chocar entre ellos. De este proceso crecen hasta
conformarse cuerpos cada vez más grandes, repitiéndose el proceso
sucesivamente hasta convertirse en planetas hechos del material que al principio
giraba aledaño a la estrella joven. Se pueden formar cuatro o cinco, o en el caso
de nuestro sistema solar fueron ocho. El polvo que queda sin formar parte de un
planeta se convierte luego en asteroides o cometas. Pero casi todo termina en
planetas”, añade Luis Felipe Rodríguez.
En cuanto a esta investigación, "esto es muy diferente del caso de la formación de
las estrellas donde, en diferentes regiones, hemos podido ver objetos en
diferentes etapas de su ciclo de vida. Con los planetas no hemos tenido tanta
suerte, así que lograr un primer vistazo de estas etapas tan tempranas orientará
nuestra investigación futura”, explica Carlos Carrasco.
Con herramientas científicas y tecnológicas como los radiotelescopios, los
investigadores son capaces de conocer que en el caso de esta estrella ahora
cuenta con el material suficiente para formar un planeta grande, aunque en el
proceso se sabe que se pierde mucho material. El polvo de la región interna del
disco contiene granos de polvo de un centímetro de diámetro, que comenzó
siendo cientos de veces más pequeño pero que se ha ido aglutinando y que
dentro de años se convertirá en un planeta.
Entonces es posible definir un límite superior o un estimado al material que
formará el planeta. “Podemos decir que el grumo de polvo agrupado tiene de tres
a ocho veces la masa de la Tierra, por lo que lo más seguro es que terminará
siendo un planeta de tamaño similar al nuestro. Pensamos que será un planeta
rocoso porque vemos predominantemente polvo; el gas ya se evaporó de la
región” agrega.
Es la primera vez que se observa esta etapa de la formación planetaria,
considerada la fase más temprana de este suceso.
En el disco de la estrella HL Tau existen varias zonas brillantes en las que
probable que se formen más planetas. Sin embargo, en el anillo en que
encuentra esta zona de formación planetaria sí se tiene más evidencia de que
esté formando antes que los demás. Se piensa que en las otras zonas
formación tardará más años en comenzar y, por ende, en terminar.
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Colaboración mundial
En la astronomía cada vez existe un mayor número de colaboraciones
internacionales, como ejemplo existe esta investigación conformada por
instituciones y científicos de México, España, Alemania y Estados Unidos. Sus
resultados fueron reportados en el artículo "The VLA view of the HL Tau Disk Disk Mass, Grain Evolution, and Early Planet Formation" en The Astrophysical
Journal Letters.
En México históricamente se ha estudiado de forma amplia la formación de
estrellas y recientemente la formación de planetas. “Ya sabíamos cómo se
formaban los planetas, pero no lo habíamos visto porque es un proceso muy sutil.
Para ver el polvo tenue que forma los planetas hacía falta el desarrollo de
tecnología e instrumentación”, concluye el doctor Luis Felipe Rodríguez Jorge.