Un equipo internacional de astrónomos, con participación de la Universidad de La Laguna (ULL) y del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha captado por primera vez los detalles de los sistemas planetarios en una época que estuvo rodeada de misterio durante mucho tiempo. El estudio, denominado ALMA survey to Resolve exoKuiper belt Substructures (ARKS), se basa en una serie de 10 artículos que se publican a la vez en la revista Astronomy and Astrophysics y ha sido realizado con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Gracias a este trabajo se han obtenido las imágenes más nítidas hasta la fecha de 24 discos de escombros, los cinturones de polvo que quedan tras la formación de los planetas.
Estos discos son el equivalente cósmico de la adolescencia de los sistemas planetarios: algo más desarrollados que los discos de formación planetaria, pero sin haber alcanzado la madurez. Estos hallazgos del proyecto ARKS son muy valiosos para la búsqueda de planetas jóvenes y la comprensión de cómo se forman y reorganizan en familias, como los planetas del Sistema Solar.
En este sentido, Carlos del Burgo, investigador de la ULL y del IAC y miembro del proyecto ARKS, destaca el potencial de ALMA para revelar estructuras en discos: “ALMA continúa revolucionando nuestra visión de los sistemas planetarios jóvenes, revelando estructuras complejas que están potencialmente esculpidas por los planetas. Estas observaciones, cada vez más nítidas, pueden combinarse con curvas de velocidad radial y curvas de luz (para sistemas con planetas que interceptan la luz de sus estrellas para un observador dado) para mejorar significativamente la caracterización de estos mundos emergentes”.
Por su parte, Meredith Hughes, profesora asociada de astronomía en Wesleyan University (EEUU) y colíder de este estudio, destaca la importancia del proyecto: “A menudo hemos visto fotos de la infancia de planetas en formación, pero hasta ahora, la adolescencia era un eslabón perdido”. Y añade: “Este proyecto nos brinda una nueva perspectiva para interpretar los cráteres de la Luna, la dinámica del Cinturón de Kuiper y el crecimiento de planetas grandes y pequeños. Es como añadir las páginas que faltan al álbum familiar del Sistema Solar”.
La contraparte de esta fase evolutiva en nuestro Sistema Solar es el Cinturón de Kuiper, un anillo de escombros helados más allá de Neptuno que conserva un registro de colisiones masivas y migraciones planetarias que acontecieron hace miles de millones de años. Este nuevo estudio de 24 cinturones de escombros exoplanetarios, permite entender mejor lo que vivió el Sistema Solar mientras se formaba la Luna y los planetas se abrían camino hasta sus lugares definitivos.
Discos “adolescentes”
Los discos de escombros son tenues, cientos o incluso miles de veces más débiles que los discos brillantes ricos en gas donde se forman los planetas. El equipo de ARKS superó el reto para producir imágenes de estos discos con un detalle sin precedente. Como adolescentes que evitan salir en la foto, estos tenues discos han logrado ocultarse de los astrónomos durante años pero, gracias a ALMA, ahora es posible admirar sus complejas estructuras: cinturones con múltiples anillos, halos anchos y lisos, bordes afilados e incluso arcos y estructuras inesperadas. “Estamos observando una gran diversidad: no solo anillos simples, sino cinturones con múltiples anillos, halos y fuertes asimetrías, lo que revela un capítulo dinámico y complejo en la historia planetaria”, añade Sebastián Marino, líder del programa ARKS y profesor asociado de University of Exeter (Reino Unido).
ARKS supone el estudio de discos de escombros más grande y de mayor resolución realizado hasta la fecha, gracias al cual se ha comprobado que aproximadamente un tercio de los discos observados muestran subestructuras claras (múltiples anillos o huecos distintivos) que pudieron formarse en etapas anteriores de la formación planetaria o fueron esculpidas por planetas a lo largo de escalas de tiempo mucho más largas. Mientras que algunos discos heredan estructuras intrincadas, otros se suavizan y se extienden en amplios cinturones, de forma similar a cómo esperamos que se haya desarrollado el Sistema Solar.
Además, muchos discos muestran evidencia de zonas de calma y caos, con regiones verticalmente "hinchadas", similares a la mezcla de objetos clásicos del Cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar y aquellos dispersados por la pasada migración de Neptuno. Varios discos retienen gas durante mucho más tiempo del esperado. En algunos sistemas, el gas remanente puede influir en la composición química de los planetas en crecimiento, o incluso desplazar el polvo hacia amplios halos. ARKS ha compartido esta riqueza de datos con toda la comunidad.
Implicaciones
Los resultados de ARKS muestran que esta etapa adolescente es un período de transición y agitación. "Estos discos han registrado un período en el que las órbitas planetarias eran perturbadas y los grandes impactos, como el que forjó la Luna, moldeaban los sistemas solares jóvenes", afirma Luca Matrà, colíder del estudio y profesor asociado de Trinity College Dublin (Irlanda).
El proyecto ARKS es obra de un equipo internacional de aproximadamente 60 científicos, liderado por la University of Exeter, el Trinity College Dublin y la Wesleyan University, con participación de la ULL y el IAC.
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Contacto en el IAC/ULL:
Carlos del Burgo, cburgo [at] ull.edu.es (cburgo[at]ull[dot]edu[dot]es)
