Los astrónomos están de acuerdo en que los planetas nacen en discos protoplanetarios, anillos de polvo y gas que rodean a estrellas jóvenes y recién nacidas. Si bien se han detectado cientos de estos discos en todo el universo, las observaciones del nacimiento y formación planetarios reales han resultado difíciles dentro de estos entornos.

Ahora, astrónomos del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian han desarrollado una nueva forma de detectar estos escurridizos planetas recién nacidos y, con ello, evidencia "pistola humeante" de un pequeño planeta similar a Neptuno o Saturno al acecho en un disco. Los resultados se describen hoy en The Astrophysical Journal Letters .

"La detección directa de planetas jóvenes es un gran desafío y hasta ahora solo ha tenido éxito en uno o dos casos", dice Feng Long, becario postdoctoral en el Centro de Astrofísica que dirigió el nuevo estudio. "Los planetas siempre son demasiado débiles para que los veamos porque están incrustados en gruesas capas de gas y polvo".

En cambio, los científicos deben buscar pistas para inferir que un planeta se está desarrollando debajo del polvo.

"En los últimos años, hemos visto aparecer muchas estructuras en los discos que creemos que son causadas por la presencia de un planeta, pero también podría ser causada por otra cosa", dice Long. "Necesitamos nuevas técnicas para observar y confirmar que hay un planeta allí".

Para su estudio, Long decidió volver a examinar un disco protoplanetario conocido como LkCa 15. Ubicado a 518 años luz de distancia, el disco se encuentra en la constelación de Tauro en el cielo. Los científicos reportaron previamente evidencia de formación de planetas en el disco usando observaciones con el Observatorio ALMA.

Long se sumergió en los nuevos datos de ALMA de alta resolución sobre LkCa 15, obtenidos principalmente en 2019, y descubrió dos características tenues que no se habían detectado anteriormente.

Aproximadamente a 42 unidades astronómicas de la estrella, o 42 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, Long descubrió un anillo polvoriento con dos grupos separados y brillantes de material orbitando dentro de él. El material tomó la forma de un pequeño grupo y un arco más grande, y estaban separados por 120 grados.

Long examinó el escenario con modelos de computadora para descubrir qué estaba causando la acumulación de material y descubrió que su tamaño y ubicación coincidían con el modelo de la presencia de un planeta.

"Este arco y grupo están separados por unos 120 grados", dice ella. "Ese grado de separación no solo ocurre, es importante matemáticamente".

Puntos largos a posiciones en el espacio conocidas como puntos de Lagrange, donde dos cuerpos en movimiento, como una estrella y un planeta en órbita, producen regiones mejoradas de atracción a su alrededor donde la materia puede acumularse.

"Estamos viendo que este material no solo está flotando libremente, es estable y tiene una preferencia donde quiere ubicarse en función de la física y los objetos involucrados", explica Long.

En este caso, el arco y la masa de material detectada por Long se ubican en L₄ y L₅ puntos de Lagrange. Oculto a 60 grados entre ellos hay un pequeño planeta que provoca la acumulación de polvo en los puntos L₄ y L₅ .

Los resultados muestran que el planeta tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno o Saturno, y tiene entre uno y tres millones de años. (Eso es relativamente joven cuando se trata de planetas).

Es posible que no sea posible obtener imágenes directas del pequeño planeta recién nacido en el corto plazo debido a limitaciones tecnológicas, pero Long cree que más observaciones de LkCa 15 con ALMA pueden proporcionar evidencia adicional que respalde su descubrimiento planetario.

También espera que su nuevo enfoque para detectar planetas, con material que se acumula preferentemente en los puntos de Lagrange, sea utilizado en el futuro por los astrónomos.

"Espero que este método pueda adoptarse ampliamente en el futuro", dice. "La única advertencia es que esto requiere datos muy profundos ya que la señal es débil". + Explora más

Primera detección de gas en un disco circunplanetario