Con nuevos instrumentos, los astrónomos están completando todas las piezas que ayudan a explicar cómo se forman los planetas a partir de discos extendidos de gas y polvo alrededor de las estrellas recién nacidas. Pero los astrónomos han encontrado un disco protoplanetario que se niega a crecer. Tiene 25 millones de años y todavía no ha hecho la transición para formar planetas. Lee Hartmann está con el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, y el autor principal del artículo que anuncia el hallazgo.
Escuche la entrevista: Disco planetario que se niega a crecer (6 MB)
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Fraser Caín: Has encontrado el disco planetario más antiguo. ¿Me puede dar una idea de lo inusual que es esto?
Lee Hartmann: Se trata del disco planetario o protoplanetario más antiguo. El más antiguo que encontramos antes tenía unos 10 millones de años, por lo que tiene entre 2 y 2.5 veces más antigüedad que cualquier cosa que hayamos encontrado antes.
Fraser: ¿Fue una gran sorpresa encontrar algo tan viejo?
Hartmann: Sí, parece que la mitad o más de las estrellas tienen algún tipo de disco polvoriento extendido con algo que haría planetas. A una edad de aproximadamente un millón de años más o menos. Y luego, en unos 10 millones de años más o menos, tienes menos del 10% de todas las estrellas o incluso menos. Así que encontrar esto a dos veces la edad fue realmente notable. Pensamos que en 20 millones de años realmente estaríamos en cero para cualquier cosa que todavía tuviera polvo a su alrededor que se pareciera mucho a un disco planetario.
Fraser: ¿Qué podría mantener el disco estable durante tanto tiempo?
Hartmann: No está realmente claro. El sistema central en este caso es en realidad una estrella binaria cercana y, por lo tanto, es posible, a diferencia de una sola estrella en nuestro sistema solar, hay dos estrellas de masa casi igual que orbitan en una órbita muy cercana y, aunque algo del tamaño de algún lugar entre la órbita de Mercurio y la órbita de Venus; Algo de ese tamaño. Eso podría ser una especie de agitación porque cada estrella tiene su propia gravedad y, a medida que se mueven, podrían agitar el disco y agitar las partículas. Lo que creemos que sucede para hacer planetas es que el polvo, los conejitos de polvo, se pegan electrostáticamente en pequeños bultos y luego se hace más y más grande. Y hace rocas, y luego hace cosas que son más como asteroides, y finalmente planetas. Y la etapa de formación del planeta es lo que realmente limpia todo este polvo. Por lo tanto, se cree que ese proceso es muy delicado y las cosas se calman en escalas temporales de miles a millones de años. Es posible que si lo está agitando un poco, manteniendo la partícula suspendida, entonces realmente no se unen tan bien y no pasan por el resto del proceso de formación planetaria como lo hacen la mayoría de las otras estrellas.
Fraser: ¿Qué tan común sería algo como esto? Dado que este es el más antiguo que se ha encontrado, ¿crees que hay otros cerca, o es solo una casualidad?
Hartmann: Es difícil imaginar que solo haya una de estas cosas en la galaxia, y mucho menos todo el Universo. Pero, por lo que podemos decir, esto debe ser un hecho muy raro. Podemos ver grandes grupos de estrellas que tienen 30 millones de años, 50 millones de años, 100 millones de años, y no han encontrado algo así en varios cientos o incluso miles de estrellas en total. Probablemente sea 1 de cada 1000, tal vez, o algo así. Supongo que es algo así, pero es difícil saberlo. No hemos mirado con suficiente cuidado estas cosas. No hemos podido hacerlo hasta hace muy poco. El telescopio espacial Spitzer tiene mucha más sensibilidad que cualquier otra cosa que pudiéramos hacer antes. Es solo un factor de cientos de miles de veces nuestra capacidad para detectar fuentes débiles como esta. Solo estamos dando los primeros pasos para explorar lo que hay ahí fuera y en nuestro propio vecindario. Con el telescopio Spitzer, comienzan a observar algunos de estos otros grupos, confirman que el doble de la edad de este sistema, menos de 1 en 1000 es así. Realmente es un sistema bastante único. Debemos haberlo atrapado en algunas circunstancias especiales.
Fraser: ¿Crees que podría continuar por millones y millones de años más? ¿Sigue siendo una edad temprana para ello?
Hartmann: Esto es algo que no entendemos muy bien. Y una de las razones para estudiar este tipo de sistemas es que realmente necesitamos mucha ayuda para comprender la física de esto. Para empezar, la física de cómo se forman los planetas a partir de conejitos de polvo. Es un proceso tan complicado, y hay todo tipo de cosas que no entendemos realmente que realmente necesitamos tener más encuestas sobre estas cosas. Realmente no sé qué va a pasar con este sistema. Mi propia opinión es que probablemente no continuará y se coagulará en los planetas si aún no lo ha hecho. La teoría sugiere que hay una especie de umbral que debes cumplir. Tienes que tener suficientes cosas para que esto suceda, para realmente superar el obstáculo de hacer cuerpos más grandes que luego puedan barrer todo el polvo más pequeño y limpiar el disco. Si nunca llegas a ese umbral, es posible que nunca hagas planetas. Supongo que podría desaparecer, y algunos de los granos de polvo se expulsarán o entrarán en espiral lentamente hacia la estrella, y eso es todo, pero no lo entendemos realmente.
Fraser: ¿Se han visto discos formadores de planetas alrededor de sistemas binarios antes?
Hartmann: Sí, si puedo calificar para decir que estamos asumiendo que estos discos hacen planetas. Realmente no hemos tenido la pistola humeante completa para decir que estos discos polvorientos en realidad hacen planetas. Creo que es una probabilidad muy fuerte porque vemos todo este polvo distribuido alrededor de estrellas muy jóvenes y luego todo se ha ido. Sabemos que tenemos que coagular todo el polvo y obtener las cosas pequeñas y ponerlas en cosas grandes para hacer planetas. Así que esa es la suposición que estamos haciendo, pero solo quería decir que en realidad no hemos conectado los puntos sobre ese tema.
Fraser: Correcto, ¿se han visto discos alrededor de sistemas binarios como este?
Hartmann: Sí, lo han hecho. Este problema es que, básicamente, no puede tener el disco en la órbita del mismo tamaño que la órbita binaria. La otra estrella simplemente tragará todo el polvo, o lo evaporará, o lo volará. Por otro lado, si tiene un binario muy ancho, si tiene algo donde la otra estrella está muy lejos, puede tener un disco dentro de ese binario y no sabe que hay otra estrella orbitando alrededor. Orbitamos alrededor del Sol, y Júpiter está ahí afuera en varias unidades astronómicas, y eso solo produce pequeñas perturbaciones en la órbita de la Tierra. Del mismo modo, podría tener un sistema en el que las dos estrellas estén relativamente juntas y el disco esté fuera del área periférica. Entonces, en ese disco, casi parece que hay una sola estrella. No es exactamente así porque las dos estrellas están orbitando alrededor, por lo que la gravedad la está agitando un poco. Pero no está tan lejos de tener un solo objeto. Entonces, siempre que el disco sea mucho más grande que el binario o más pequeño que el binario, está bien. Sin embargo, si el disco es mucho más grande que el binario, puede ser tan tenue y tan extendido que nunca se coagula realmente en los planetas. Eso es algo que podríamos predecir, pero eso no es algo que podamos demostrar observacionalmente todavía.
Fraser: ¿Tiene algún seguimiento de las observaciones previstas para esto?
Hartmann: Lo que creo que nos gustaría probar y hacer es obtener observaciones de longitud de onda más largas para ver dónde termina el disco, porque en este conjunto de observaciones, básicamente estamos diciendo que hay un disco, pero no sabemos cómo grande es. La pregunta es, ¿hay algo fuera de este sistema que también pueda estar perturbando el disco? Incluso podría ser un sistema triple por lo que sabemos, con un compañero mucho más amplio que es de baja masa y que no hemos visto. Y eso realmente podría estar agitándolo y evitando que el disco permita que los planetas se coagulen, al menos. Y luego, la otra cosa que estamos tratando de hacer, es que estamos tratando de identificar otros sistemas como este que también tienen 20 millones de años, 30 millones de años. Si podemos encontrar más de estas cosas, solo para ver qué tan comunes son, y si son todos los binarios, o qué tienen de especial que les permite durar tanto tiempo. Básicamente, lo que estamos tratando de hacer es ver el proceso de cómo un disco se convierte en planetas, pero por supuesto eso lleva millones de años, por lo que no puede seguirlo, al menos, no puedo seguirlo. Es como tomar una foto de una población. Tienes ancianos, jóvenes, bebés, etc. Y tratas de inferir cómo va la evolución de unir las diferentes piezas. Y luego algunas personas son larvas, o están mejor alimentadas, y tienen una cultura diferente o lo que sea, y usted trata de ver qué efectos diferentes tienen en la población a partir de esa instantánea. Intentar encontrar otros sistemas como este es una forma de hacer el experimento para ver qué sucede si tienes un binario mucho más amplio, o qué sucede si es una estrella de masa diferente en el medio. Realmente no podemos hacer el experimento, pero si encontramos suficientes tipos diferentes de objetos como este, entonces la naturaleza ha hecho el experimento en diferentes lugares, y solo tenemos que salir y mirarlo.
Este descubrimiento fue anunciado originalmente en la revista Space el 19 de julio de 2005.
