Observaciones sin precedentes de «planetas bebés»
Astrónomos captan imágenes sin precedentes de exoplanetas recién nacidos que orbitan a la joven estrella PDS 70, así como de anillos de polvo que podrían dar lugar a lunas. Gracias al avanzado sistema MagAO-X, estas observaciones ofrecen pistas clave sobre la infancia de nuestro propio sistema solar.
Por Enrique Coperías
Dónuts de polvo: Impresión artística del sistema PDS 70 con protoplanetas, cada uno rodeado de anillos de polvo iluminados por la luz estelar. Los propios planetas (no a escala) tienen finos anillos de plasma calentado a unos 7.700 ºC, que brillan en la línea de emisión roja de la luz H-alfa. Crédito: Emmeline Close and Laird Close
Con un sol de más de 4.500 millones de años, nuestro sistema solar se considera de mediana edad, y las imágenes de cómo pudo haber sido en su infancia se han perdido con el tiempo. Aprovechando un sofisticado instrumento de óptica adaptativa, un equipo de astrónomos de la Universidad de Arizona, en Estados Unidos, ha llevado a cabo observaciones que revelan detalles sin precedentes de los planetas cuando son muy jóvenes.
El instrumento, denominado Magellan Adaptive Optics Xtreme o MagAO-X, ha observado dos planetas jóvenes que orbitan a PDS 70, una estrella muy joven de 5 millones de años en la constelación de Centauro, situada a 370 años luz de la Tierra.
Publicadas en The Astronomical Journal, las observaciones muestran por primera vez anillos compactos de polvo rodeando a los planetas bebés, que probablemente darán lugar a lunas. El equipo también observó cambios sorprendentes en el brillo de los planetas, señales reveladoras de la turbulenta juventud del sistema.
Más allá del Hubble y el James Webb
Con un espejo deformable que cambia su forma rápidamente, MagAO-X corrige la distorsión atmosférica de manera similar a cómo los auriculares con cancelación de ruido filtran el sonido no deseado.
«Este es un gran avance tecnológico», afirma Laird Close, profesor de Astronomía en el Observatorio Steward de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Arizona, que agrega que las imágenes superan la resolución de los telescopios espaciales, incluido el Hubble de 2,4 metros y el James Webb.
Combinado con el Telescopio Magallanes de 6,5 metros en el Observatorio Las Campanas en Chile, el instrumento funciona como un sistema de óptica adaptativa, lo que significa que corrige la turbulencia de la atmósfera que dificulta las observaciones astronómicas.
Un espejo que cambia de forma a gran velocidad
En efecto, el sistema elimina el titileo de las estrellas, y permite que el telescopio capte imágenes comparables a las de un telescopio espacial óptico.
«La forma del espejo cambia a una velocidad comparable a ajustar la prescripción de unas gafas 2.000 veces por segundo —explica Close en un comunicado de la Universidad de Arizona. Y añade—: Dado que nuestra tecnología elimina las perturbaciones de la atmósfera, es como tomar un espejo de telescopio de 6,5 metros y colocarlo en el espacio con solo hacer clic en un botón de la computadora».
«Este nivel de resolución ha revelado características alrededor de estos planetas con un detalle increíble —comenta Close. Y propone un ejemplo—: Para hacernos una idea de la resolución, imagina que yo estoy en Phoenix y tú en Tucson. Con MagAO-X, podrías ver si estoy sosteniendo una moneda de un cuarto de dólar o dos desde 200 kilómetros de distancia».
Un enorme disco en forma de panqueque
Los astrónomos creen que, durante su infancia, el Sistema Solar pudo parecerse a una versión más pequeña del sistema planetario PDS 70. La estrella está rodeada por un enorme disco en forma de panqueque compuesto de gas y polvo. Curiosamente, el disco presenta un gran espacio libre de polvo, lo que sugiere la presencia de planetas.
«Varios planetas masivos actúan como escobas o aspiradoras —dice Close—. Básicamente, dispersan el polvo y despejan el gran hueco que observamos en este inmenso disco de gas y polvo que rodea a la estrella».
Los planetas en formación, conocidos como protoplanetas, son muy raros, y los planetas PDS 70 b y c son los únicos de este tipo bien conocidos por los astrónomos entre los 5.000 exoplanetas confirmados. Según el equipo de investigación, desarrollar imágenes más nítidas de los protoplanetas y del polvo que los rodea es clave para comprender cómo se forman estos mundos y sus lunas.
Cascadas hidrógeno gaseoso
Aunque los planetas en PDS 70 ya atesoran varias veces la masa de Júpiter, solo tienen unos 5 millones de años, lo que significa que aún están creciendo. A medida que ganan masa de su nube de nacimiento, cascadas de gas de hidrógeno caen sobre ellos, según Close.
Cuando esto sucede, los planetas brillan en lo que los astrónomos llaman H-alfa, una longitud de onda de luz emitida por el gas de hidrógeno cuando se encuentra en un estado excitado debido al calentamiento por impacto del gas al chocar con la superficie del planeta.
«Apuntar a esa longitud de onda especial de luz permite que MagAO-X limite eficazmente el ruido y distinga entre los protoplanetas y sus características circundantes o artefactos de imagen», explica Close.
El Magellan Adaptive Optics Xtreme
Un polvo para fabricar lunas
«Podemos ver, por primera vez, anillos de polvo rodeando protoplanetas, hechos visibles por la luz brillante de la estrella reflejándose en ellos», agrega Jialin Li, estudiante de doctorado enA stronomía y coautor del artículo.
Durante los próximos millones de años, es probable que el polvo colapse para formar lunas alrededor de cada uno de estos planetas jóvenes.
Las imágenes nítidas de MagAO-X han revelado la primera observación de planetas jóvenes cambiando drásticamente de brillo. Los investigadores han visto cómo uno de los planetas (PDS 70 b) se desvaneció hasta una quinta parte de su brillo original en solo tres años, mientras que el otro (PDS 70 c) duplicó su brillo.
Hallazgo planetarios en el límite de la tecnología
Según Close, este rápido cambio de brillo en H-alfa podría deberse a variaciones en la cantidad de gas de hidrógeno que fluye hacia los planetas. «Esencialmente, uno de los planetas dejó de alimentarse abruptamente mientras que el otro estaba devorando hidrógeno», comenta este astrónomo .
Aun así, los científicos aún no están seguros de qué causa exactamente estos cambios tan drásticos.
«Nuestro equipo continuará utilizando MagAO-X para buscar más protoplanetas alrededor de otras estrellas jóvenes —constata Close. Y continúa—: Si bien el descubrimiento de estos protoplanetas está en el límite de lo técnicamente posible hoy en día, a medida que la tecnología mejore, deberíamos encontrar más sistemas como este en un futuro cercano».
«Uno de nuestros principales objetivos es demostrar cómo de bien se pueden realizar estas observaciones con telescopios terrestres —avanza Jared Males, investigador principal de MagAO-X y astrónomo asociado en el Observatorio Steward. Y concluye—: Siempre podemos construir telescopios más grandes en la Tierra que en el espacio, y este resultado demuestra lo importante que es desarrollar la próxima generación de telescopios aún más grandes y equiparlos con instrumentos como MagAO-X». ▪️
Información facilitada por la Universidad de Arizona
Fuente: Laird M. Close, Jared R. Males, Jialin Li (李嘉霖), Sebastiaan Y. Haffert, Joseph D. Long, Alexander D. Hedglen, Alycia J. Weinberger, Katherine B. Follette, Daniel Apai, Rene Doyon. Three Years of High-contrast Imaging of the PDS 70 b and c Exoplanets at Hα with MagAO-X: Evidence of Strong Protoplanet Hα Variability and Circumplanetary Dust. The Astronomical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-3881/ad8648
