El telescopio espacial James Webb (JWST) ha identificado media docena de planetas que flotan libremente y vagan solos en la Nube Molecular de Perseo.
El planetasque oscilan entre cinco y diez veces la masa de Júpiterno orbitan alrededor de una estrella, sino que se cree que se formaron como estrellascondensándose directamente a partir del gas interestelar. En un giro adicional, uno de los planetas rebeldes está rodeado por un disco de gas y polvo que está formando lunas o, tal vez,
“mini-planetas”.
No es la primera vez que JWST ha descubierto planetas que flotan libremente. En 2023, por ejemplo, los astrónomos que utilizan el potente observatorio descubrieron alrededor de 40 pares binarios de flotación libre gigante gaseoso planetas en el Nebulosa de Orión. Pero los seis objetos recién descubiertos, encontrados en la reflexión-nebulosa y abierto-cúmulo de estrellas-combo llamado NGC 1333, alrededor de 960 años luz lejos de nosotros, proporcionan pistas sólidas sobre cómo se formaron.
Aunque JWST tiene la sensibilidad para detectar planetas rebeldes Aunque su masa es cinco veces menor que la de Júpiter, no encontró ninguno en NGC 1333. Este hecho arroja mucha luz sobre cómo se formaron estos planetas que flotan libremente. Los planetas de nuestro sistema solar nacieron en un proceso de abajo hacia arriba, acumulándose a partir de materias primas en un disco protoplanetario de gas y polvo que los rodea. El solcreciendo cada vez más y más.
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El otro método de formación de planetas es el de arriba hacia abajo, que describe cómo, bajo la influencia de la gravedad, colapsan directamente de una nube de gas y polvo, tal como lo hace una estrella. La falta de planetas que floten libremente en el rango de aproximadamente una a cinco veces la masa de un Júpiter indica firmemente que cinco masas de Júpiter es el límite inferior para el proceso de formación de arriba hacia abajo. Por supuesto, podría haber muchas rocas, Del tamaño de la Tierra mundos que se han vuelto rebeldes después de ser expulsados de sus sistemas planetarios, pero probablemente serían demasiado pequeños para que el JWST los detectara.
“Nuestras observaciones confirman que la naturaleza produce objetos de masa planetaria de al menos dos maneras diferentes: mediante la contracción de una nube de gas y polvo, como se forman las estrellas, y en discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes, como lo hizo Júpiter en nuestro propio sistema solar”, dijo el astrofísico Ray Jayawardhana de la Universidad Johns Hopkins, quien participó en los nuevos descubrimientos.
Esto es notable porque indica que los objetos más pequeños que se forman de la misma manera que las estrellas se superponen en tamaño y masa con algunos de los mundos más grandes que presumiblemente se forman de abajo hacia arriba y orbitan alrededor de estrellas.
Por lo tanto, los descubrimientos difuminan aún más las fronteras entre lo que es un planeta y lo que no lo es. Para ser considerado una estrella, un objeto debe pasar por un proceso de fusión nuclear Reacciones del hidrógeno en helio para generar energía. La masa mínima que puede soportar esto, generando la temperatura y la presión centrales requeridas, es de aproximadamente el 9 %. la masa de nuestro solo aproximadamente 93 veces la masa de Júpiter. Por debajo de esta masa mínima se encuentran enanas marronesque son objetos gaseosos que no son exactamente estrellas, pero son demasiado masivos para ser planetas. Algunos de ellos pueden, durante un tiempo, producir energía a partir de la fusión nuclear del deuterio. Las enanas marrones tienen masas de hasta aproximadamente 13 veces la masa de Júpiter. Se había asumido que cualquier cosa más pequeña no podría quemar deuterio y sería un planeta en órbita alrededor de una estrella.
Los mundos errantes descubiertos por el JWST en NGC 1333, y en la Nebulosa de Orión que se encuentra antes, desafían esta suposición. Si bien pueden no ser lo suficientemente masivos como para producir energía a partir de la fusión del deuterio, no están en órbita alrededor de otra estrella y se forman exactamente como las enanas marrones y las estrellas.
“Estamos investigando los límites del proceso de formación de estrellas”, dijo Adam Langeveld, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins que dirigió los nuevos hallazgos. “Si tenemos un objeto que se parece a un Júpiter joven, ¿es posible que se haya convertido en una estrella en las condiciones adecuadas? Este es un contexto importante para comprender la formación de estrellas y planetas”.
Para complicar las cosas, el menos masivo de los seis planetas flotantes descubiertos tiene lo que parece ser un disco protoplanetario a su alrededor. Si los objetos que se forman a partir de este disco se clasifican como miniplanetas o lunas es un debate que se llevará a cabo en el futuro.
Lo que no está en disputa es que las enanas marrones pueden tener planetas en órbita, y además de los seis mundos rebeldes recién descubiertos, el equipo de Langeveld y Jayawardhana también descubrió una enana marrón en NGC 1333 con un planeta, lo que es un hallazgo bastante raro en sí mismo.
“Es probable que una pareja así haya formado el camino estrella binaria “Los sistemas solares se forman a partir de una nube que se fragmenta al contraerse”, dijo Jayawardhana. “La diversidad de sistemas que la naturaleza ha producido es notable y nos impulsa a refinar nuestros modelos de formación de estrellas y planetas”.
El siguiente paso, dicen, es hacer un seguimiento de los seis mundos que flotan libremente con JWST y caracterizar sus atmósferas para aprender más sobre su composición y cómo se comparan con las enanas marrones y las estrellas regulares.
La investigación ha sido aceptada para su publicación en The Astronomical Journal y un preimpresión está disponible a través de arXiv.org.