Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos han estudiado 72 estrellas jóvenes similares al Sol. Como resultado, descubrieron que la formación de planetas es una verdadera carrera contra el tiempo.
Esto se debe a que el material que sirve como componente básico de los planetas escapa constantemente de los platos arremolinados de gas y polvo, o discos protoplanetarios, que envuelven a las estrellas jóvenes. Algunos tipos de planetas pueden encontrar que su ventana de formación se cierra antes que otros.
La investigación del equipo representa la investigación más profunda hasta el momento sobre cómo la materia escapa de estos discos protoplanetarios y cómo este escape da lugar a diferentes etapas de formación de planetas alrededor de estrellas similares al Sol. En definitiva, el estudio ayuda a tener una mejor idea de cómo y por qué nuestro sistema solar tomó la forma que tomó alrededor del sol naciente hace unos 4.600 millones de años.
“Los gigantes gaseosos como Júpiter deben ensamblar sus enormes atmósferas mientras el disco todavía es lo suficientemente sustancial como para abastecerlas, antes de que los vientos y los chorros se lleven esa materia prima al espacio”, dijo en un comunicado el líder del equipo Naman Bajaj de la Universidad de Arizona.
Un mal viento sopla alrededor de las estrellas jóvenes
El equipo llevó a cabo su investigación utilizando datos recopilados por el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del JWST. Los científicos rastrearon la pérdida de materia siguiendo los movimientos del hidrógeno molecular, una de las moléculas más comunes en los discos protoplanetarios. Cada una de las estrellas involucradas en la investigación representó una etapa diferente en la vida temprana de un sistema estelar. Eso significó que reunir estas instantáneas permitió a los investigadores crear una “película” que detalla la vida temprana de un sistema planetario.
Uno de los hallazgos más importantes de este enfoque es que los mecanismos de pérdida de material de los discos protoplanetarios parecen evolucionar y cambiar de dominio a medida que una estrella infantil envejece.
Esto es importante porque los gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno tienen atmósferas vastas. Por lo tanto, para formarse necesitan más materia prima que los mundos rocosos más pequeños como la Tierra. Comprender la pérdida de materia permite a los científicos determinar en qué etapas de la evolución del disco protoplanetario se pueden formar gigantes gaseosos.
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“Lo interesante de este estudio es que ahora podemos ver, en una gran muestra de sistemas jóvenes, cómo los mecanismos que eliminan el gas de los discos de formación de planetas cambian con el tiempo”, dijo en el comunicado Uma Gorti, miembro del equipo del Instituto SETI. “La dispersión del disco establece un reloj fundamental para la formación de planetas: una vez que se acaba el gas, la oportunidad de construir planetas ricos en gas esencialmente se acaba”.
Los investigadores descubrieron que en las primeras etapas de la evolución de los discos protoplanetarios, potentes chorros y vientos impulsados magnéticamente dominan la pérdida de masa. Estos chorros y vientos son impulsados por campos magnéticos que se entrelazan a través de los discos protoplanetarios.
Más tarde, a medida que el disco se adelgaza y la luz de las estrellas puede atravesarlo más fácilmente, estos vientos y chorros se debilitan, y los procesos magnéticos son dominados por la radiación de alta energía del gas ionizante de la estrella joven que lo expulsa al espacio. Este último proceso se llama fotoevaporación.
Todo esto revela que no existe un único proceso responsable de extraer el material de formación de planetas alrededor de las estrellas jóvenes. La investigación también demuestra que el JWST es más que capaz de estudiar la dispersión de gas y polvo alrededor de estrellas infantiles individuales.
El siguiente paso del equipo es descubrir cuánto material desplazan estos diferentes mecanismos. Los científicos también podrían examinar las zonas de los discos en las que operan los mecanismos estudiados. En el futuro, esto ayudará a desarrollar un modelo que revele con qué rapidez se detiene la formación de planetas y en qué regiones de un disco protoplanetario es más probable que se formen diferentes tipos de planetas.
La investigación del equipo fue publicada el martes (25 de agosto) en The Astronomical Journal.