Hace veinticuatro años, Los astrónomos suizos Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron el primer planeta que orbitaba una estrella similar al sol fuera de nuestro sistema solar, un hito reconocido por el premio Nobel de física de este año. Hoy sabemos de miles de exoplanetas más, "y los investigadores ahora están tratando de comprender cuándo y cómo se forman.

Los exoplanetas conocidos son ciertamente un grupo ecléctico. Varían en tamaño desde pequeños planetas rocosos, como la tierra a gigantes gaseosos que son muchas veces más grandes que Júpiter.

Algunos tienen órbitas serpenteantes, mientras que otros orbitan no una estrella sino dos. Algunos tienen la masa modesta y las temperaturas que se consideran necesarias para sustentar la vida, mientras que algunos son bolas infernales de calor y gravedad aplastante. Algunos exoplanetas parecen orbitar sus estrellas solos, mientras que otros orbitan junto con varios otros planetas, como la Tierra en nuestro sistema solar.

La gran mayoría de los que hemos descubierto hasta ahora sin embargo, son planetas del tamaño de la Tierra a Júpiter que orbitan muy cerca de sus estrellas anfitrionas, a menudo más cerca de lo que Mercurio orbita alrededor del sol. Los astrónomos están tratando de comprender cómo llegaron a existir estos planetas en órbita cercana mediante el estudio de ejemplos en diferentes, preferiblemente tempranas, etapas de formación.

Pero joven Los exoplanetas débiles son difíciles de distinguir en medio del resplandor de una estrella madre muy activa. Como un grupo dirigido por el Dr. Jerome Bouvier en el Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble en Francia pregunta en su sitio web:"¿Alguna vez has intentado escuchar a Sibelius junto a un martillo neumático?"

Para ver a través del ruido El Dr. Bouvier y sus colegas están empleando algunos de los conjuntos de telescopios más poderosos del mundo, como el interferómetro del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en la montaña Paranal en Chile. Mientras tanto, Las simulaciones por computadora de cómo un planeta joven perturba el disco de gas y polvo que rodea a su estrella naciente les ayudarán a saber cómo detectar exoplanetas jóvenes en el espacio real.

En órbita cercana

Los investigadores esperan que su proyecto, SPIDI, conducirá al descubrimiento de exoplanetas en órbita cercana a medida que se están formando, cuando tengan alrededor de un millón de años. "Un millón de años, que corresponde a unos dos días en la escala de una vida humana, "dijo el Dr. Bouvier.

Un año y medio en, el proyecto es todavía demasiado nuevo para haber obtenido resultados. Pero midiendo las propiedades de los exoplanetas en órbita cercana en sus fases de bebé, los investigadores tienen como objetivo comprender cómo nacen.

El proyecto probablemente no arrojará luz sobre la formación de exoplanetas con otros tipos de órbita, sin embargo. Y el tipo de órbita es importante, porque determina las condiciones en la superficie de un exoplaneta y, potencialmente, si es habitable.

Cada tipo de exoplaneta y órbita de exoplanetas podría estudiarse individualmente. Pero el profesor Richard Alexander de la Universidad de Leicester en el Reino Unido cree que al estudiar diferentes tipos de exoplanetas que orbitan diferentes estrellas, hay menos posibilidades de que se pierdan procesos importantes que ayuden a formar el panorama general de la formación planetaria.

"Para usar una analogía muy pobre:​​si solo pudieras ver una parte de un elefante:su trompa, digamos, terminarías con una comprensión de los elefantes muy diferente a la de alguien que solo pudiera ver los dedos de los pies, ", dijo." Al observar diferentes tipos de sistemas (exoplanetas), estamos haciendo todo lo posible para dar un paso atrás y observar la totalidad del "elefante de formación planetaria, "en lugar de solo una parte".

Disco de estrella

De alguna manera, la forma en que un exoplaneta joven interactúa con el disco de polvo y gas de su estrella determina el tipo de exoplaneta que finalmente se formará. Proyecto del Prof. Alexander, PLANES DE CONSTRUCCIÓN, implica el desarrollo de simulaciones por computadora que predicen el efecto de diferentes procesos de formación.

Estas simulaciones se pueden comparar con observaciones para ver si los procesos que describen son precisos.

El enfoque está dando sus frutos. En un estudio reciente, dirigido por el Dr. Dipierro, colega del Prof. Alexander en la Universidad de Leicester, REINO UNIDO, las simulaciones por computadora sugirieron que un anillo observado en el disco de una estrella llamada Elias 24 es el camino despejado por una órbita, aún no identificado, planeta gigante gaseoso.

Para aprender realmente algo nuevo sobre la formación planetaria, sin embargo, los investigadores quieren predecir algo que aún no se ha observado. "Entonces podemos usar nuevas observaciones para probar la física directamente, y maximizar la comprensión que obtenemos de todos estos nuevos conocimientos, "dijo el profesor Alexander.

Los astrofísicos lo saben, al principio, Los planetas se forman cuando el polvo y el gas se acumulan bajo la gravedad. Pero esta primera fase de la formación de planetas es especialmente difícil de estudiar.

El problema es que el polvo y el gas alrededor de las estrellas jóvenes evolucionan de formas muy complejas, y estudiar cómo forman los planetas juntos requiere mucha experiencia y poder de cómputo. Tradicionalmente, por lo tanto, el polvo y el gas se han simulado como procesos separados.

Anudado

Pero como el Dr. Mario Flock del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, Señala, los dos procesos no pueden separarse verdaderamente. Por ejemplo, la presencia de polvo puede reducir las turbulencias en el gas, mientras que la turbulencia del gas afecta el tamaño y la fragmentación de los granos de polvo.

En un proyecto llamado UFOS, El Dr. Flock y sus colegas están comenzando a unir simulaciones de gas y polvo por primera vez, para describir con precisión algunas de las primeras etapas de formación planetaria. Su esperanza es explicar algunas de las características que se ven en los discos estelares muy jóvenes, espirales y anillos, como huellas de granos de polvo embrionarios que se agrupan.

El mayor desafío aquí, dice el Dr. Flock, es encontrar las escalas adecuadas de tiempo y espacio sobre las que el gas y el polvo interactúan con mayor influencia. "Eso requiere una gran experiencia en magnetohidrodinámica, coagulación del polvo, herramientas numéricas y computación de alto rendimiento.

"Si logramos vincular los sitios de crecimiento de granos y la formación de planetas con las observaciones actuales, ese sería el objetivo más alto, ", continuó." Nos ayudaría a comprender lo que está sucediendo actualmente en los sistemas que observamos ahora ".