Pensamos en los planetas como hijos inherentemente confinados de las estrellas anfitrionas.
El espacio, sin embargo, es algo extraño y cambiante; los objetos no siempre siguen las reglas que creemos que deberían seguir.
Usando JWSTLos astrónomos han captado seis objetos ‘rebeldes’ del tamaño de planetas, volando sin ataduras a ninguna estrella, salvajes y libres a través del espacio interestelar, en el maravilloso entorno de una nebulosa de formación estelar en la constelación de Perseo.
“Estamos investigando los límites del proceso de formación estelar”, dice el astrofísico Adam Langeveld de la Universidad Johns Hopkins.
“Si tienes un objeto que parece un joven Júpiter¿Es posible que se haya convertido en estrella en las condiciones adecuadas? Este es un contexto importante para comprender la formación de estrellas y planetas”.
Hay un par de formas de construir un objeto cósmico. Se cree que las estrellas se forman de arriba hacia abajo: un cúmulo de partículas en una nube de polvo y gas lo suficientemente densa colapsa por la gravedad y acumula cada vez más masa a partir de un disco de material que gira a su alrededor hasta que la presión y el calor en su centro son lo suficientemente altos como para provocar la fusión del hidrógeno.
Se cree que al menos algunos planetas se forman a partir de un proceso de abajo a arriba, a partir del material que queda en el disco cuando la estrella termina de formarse. En este escenario, los grupos de material comienzan a unirse electrostáticamente, luego gravitacionalmente, y finalmente acumulan suficiente material para formar un núcleo y un manto diferenciados.
No está claro dónde se encuentra el límite entre estos mecanismos de formación. Y fue esta pregunta la que llevó a los investigadores a apuntar el JWST hacia una nebulosa llamada NGC 1333 en Perseo, una región llena de cúmulos de estrellas jóvenes recién formadas a partir del gas que contienen.
“Utilizamos la sensibilidad sin precedentes del Webb en longitudes de onda infrarrojas para buscar los miembros más débiles de un cúmulo de estrellas joven, tratando de abordar una pregunta fundamental en astronomía: ¿cuán ligero puede llegar a ser un objeto como una estrella?” dice el astrofísico Ray Jayawardhana de la Universidad Johns Hopkins.
“Resulta que los objetos más pequeños que flotan libremente y que se forman como estrellas se superponen en masa con exoplanetas gigantes que giran alrededor de estrellas cercanas”.
Los astrónomos estiman que podría haber Miles de millones de planetas rebeldesa la deriva por la Vía Láctea. Una gran parte de ellos se habrían formado de la forma habitual, en los restos de la comida devorada por una estrella bebé; las frenéticas interacciones gravitacionales podrían liberar a estos mundos de sus amarres estelares y enviarlos a tener aventuras sin estrellas (o convertirse en Atrapado por la gravedad de una estrella alienígena).
Pero es posible que algunos planetas rebeldes comiencen su desarrollo de la misma manera que lo hacen las estrellas. Conocemos una población de objetos que se forman como estrellas, pero que no obtienen suficiente masa para la fusión de hidrógeno; son las enanas marrones, de entre 10 y 120 millones de años. 13 y 85 veces la masa de JúpiterEstos objetos son lo suficientemente masivos como para permitir la fusión del deuterio, una forma de hidrógeno pesado cuya fusión requiere menor presión y temperatura. Brillan, pero débilmente.
Los modelos sugieren que el límite superior de masa para que un planeta se forme de abajo hacia arriba, a través de la acreción del núcleo, es Menos de 10 JúpiterAdemás, la población de NGC 1333 es joven, y dicha acreción llevaría algo de tiempo, al igual que las interacciones gravitacionales que los expulsarían hacia la gran y amplia galaxia.
Así, cuando el JWST detectó seis objetos de entre cinco y diez veces la masa de Júpiter, Langeveld y su equipo pensaron que debían haberse formado a partir de un colapso gravitacional. Esto se confirmó cuando encontraron discos alrededor de cada uno de los objetos relativamente pequeños, como si fueran estrellas en miniatura.
“Nuestras observaciones confirman que la naturaleza produce objetos de masa planetaria de al menos dos maneras diferentes: a partir de 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”, Jayawardhana dice.
Curiosamente, aunque el JWST es lo suficientemente sensible como para detectar objetos incluso más pequeños, los investigadores no encontraron ningún mundo extraño con un tamaño inferior a cinco Júpiter, lo que sugiere que este es el punto de corte. Por debajo de esa masa, es probable que los planetas deban formarse mediante acreción del núcleo.
Los hallazgos del equipo sugieren que estos objetos son abundantes y representan hasta el 10 por ciento de todos los objetos del cúmulo estudiado. Y el descubrimiento de estos mundos sugiere posibilidades fascinantes, que difuminan la línea entre una estrella y sus planetas, y un planeta y sus lunas.
“Esos pequeños objetos con masas comparables a los planetas gigantes podrían ser capaces de formar sus propios planetas”, dice el astrofísico Aleks Scholz de la Universidad de St Andrews en el Reino Unido. “Esto podría ser un vivero de un sistema planetario en miniatura, en una escala mucho menor que nuestro Sistema Solar”.
La investigación ha sido aceptada en El diario astronómicoy está disponible en arXiv.