La formación de planetas en nuestro Sistema Solar comenzó mucho antes de lo estimado, ya que los bloques de construcción de planetas crecieron al mismo tiempo que el propio sol. Es la conclusión de un estudio de algunas enanas blancas que figuran entre las estrellas más antiguas del Universo, publicado en Nature Astronomy.
Sugiere que los bloques de construcción de planetas como Júpiter y Saturno comienzan a formarse mientras una estrella joven está creciendo. Se pensaba que los planetas sólo se formaban una vez que la estrella había alcanzado su tamaño final, pero los nuevos resultados sostienen que las estrellas y los planetas «crecen» juntos.
La investigación, dirigida por la Universidad de Cambridge (Reino Unido), cambia nuestra comprensión de cómo se formaron los sistemas planetarios, incluido nuestro propio Sistema Solar, resolviendo potencialmente un importante rompecabezas de la astronomía.
«Tenemos una idea bastante clara de cómo se forman los planetas, pero una cuestión pendiente es cuándo se forman: ¿la formación de los planetas comienza pronto, cuando la estrella madre aún está creciendo, o millones de años más tarde?», comenta la doctora Amy Bonsor, del Instituto de Astronomía de Cambridge, primera autora del estudio.
Estrellas y planetas crecen juntos https://t.co/Mgr8LUFyTq
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Para intentar responder a esta pregunta, Bonsor y sus colegas estudiaron las atmósferas de las estrellas enanas blancas -los antiguos y débiles restos de estrellas como nuestro Sol- para investigar los componentes básicos de la formación de planetas. En el estudio participaron también investigadores de la Universidad de Oxford; la Ludwig-Maximilians-Universität de Múnich y el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, en Alemania, y la Universidad de Groninga (Países Bajos).
«Algunas enanas blancas son laboratorios increíbles, porque sus delgadas atmósferas son casi como cementerios celestes», afirma Bonsor.
Normalmente, el interior de los planetas está fuera del alcance de los telescopios. Pero una clase especial de enanas blancas, conocidas como sistemas «contaminados», tienen elementos pesados como magnesio, hierro y calcio en sus atmósferas normalmente limpias.
Estos elementos deben proceder de pequeños cuerpos, como asteroides, sobrantes de la formación de los planetas, que chocaron con las enanas blancas y se quemaron en sus atmósferas. Como resultado, las observaciones espectroscópicas de las enanas blancas contaminadas pueden sondear el interior de esos asteroides desgarrados, dando a los astrónomos una visión directa de las condiciones en las que se formaron.
Se cree que la formación de los planetas comienza en un disco protoplanetario -formado principalmente por hidrógeno, helio y pequeñas partículas de hielo y polvo- que orbita alrededor de una estrella joven.
Según la principal teoría actual sobre la formación de planetas, las partículas de polvo se adhieren unas a otras, formando finalmente cuerpos sólidos cada vez más grandes. Algunos de estos cuerpos más grandes seguirán acumulándose, convirtiéndose en planetas, y otros permanecerán como asteroides, como los que se estrellaron contra las enanas blancas en el estudio actual.
Los investigadores analizaron las observaciones espectroscópicas de las atmósferas de 200 enanas blancas contaminadas de galaxias cercanas. Según su análisis, la mezcla de elementos que se observa en las atmósferas de estas enanas blancas sólo puede explicarse si muchos de los asteroides originales se fundieron alguna vez, lo que provocó que el hierro pesado se hundiera en el núcleo mientras los elementos más ligeros flotaban en la superficie. Este proceso, conocido como diferenciación, es lo que hizo que la Tierra tuviera un núcleo rico en hierro.
«La causa de la fusión sólo puede atribuirse a elementos radiactivos de muy corta duración, que existieron en las primeras etapas del sistema planetario pero que se desintegran en apenas un millón de años –explica Bonsor–. En otras palabras, si estos asteroides fueron fundidos por algo que sólo existe durante un tiempo muy breve en los albores del sistema planetario, entonces el proceso de formación de planetas debe iniciarse muy rápidamente».
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El estudio sugiere que la imagen de la formación temprana es probablemente correcta, lo que significa que Júpiter y Saturno tuvieron mucho tiempo para crecer hasta sus tamaños actuales.
«Nuestro estudio complementa el creciente consenso en el campo de que la formación de planetas comenzó pronto, con los primeros cuerpos formándose al mismo tiempo que la estrella –añade Bonsor–. Los análisis de las enanas blancas contaminadas nos indican que este proceso de fusión radiactiva es un mecanismo potencialmente ubicuo que afecta a la formación de todos los planetas extrasolares».
«Esto es sólo el principio –asegura–: cada vez que encontramos una nueva enana blanca, podemos reunir más pruebas y aprender más sobre cómo se forman los planetas. Podemos rastrear elementos como el níquel y el cromo y decir qué tamaño debía tener un asteroide cuando se formó su núcleo de hierro. Es asombroso que podamos sondear procesos como éste en los sistemas exoplanetarios», comenta.
