¡Planetas independientes! Los planetas gigantes forman sistemas planetarios sin la presencia de una estrella
Un nuevo estudio demuestra que los planetas y gigantes aislados pueden crear sus propios sistemas planetarios lejos de las estrellas.
Los sistemas planetarios se forman a partir de nubes de gas y polvo llamadas nebulosas. Cuando estas nubes colapsan por su propia gravedad, a menudo debido a una perturbación externa, comienzan a rotar y forman un disco protoplanetario alrededor de un núcleo denso. Este núcleo forma una estrella, mientras que dentro del disco, las partículas colisionan y se fusionan, creciendo y formando planetas.
Todo el proceso de formación planetaria dura millones de años y consiste en una serie de interacciones entre la gravedad, choques y otras interacciones dinámicas dentro del disco. La estrella central domina gravitacionalmente todo el sistema, concentrando aproximadamente el 99 % de su masa. La gravedad de la estrella organiza las órbitas de los cuerpos que la rodean y también influye en la formación y evolución de estos sistemas.
Sin embargo, un nuevo estudio ha demostrado que algunos planetas gigantes aislados, aquellos alejados de las estrellas, están formando sus propios sistemas planetarios. Estos planetas vagan solos por el espacio interestelar y parecen acumular discos de material a su alrededor, similares a los discos protoplanetarios que observamos alrededor de estrellas jóvenes. Esto sugiere que los planetas pueden formar minisistemas planetarios.
Colapso de nebulosa
La formación de un sistema planetario comienza con el colapso gravitacional de una nebulosa, una inmensa nube de gas y polvo interestelar. Al colapsar, esta nube comienza a rotar y a aplanarse, formando un disco giratorio llamado disco protoplanetario. En el centro, la mayor parte de la masa se concentra y forma una protoestrella, que finalmente se convierte en estrella.
Con el tiempo, estos planetesimales se fusionan, formando protoplanetas. Las interacciones gravitacionales entre estos cuerpos moldean sus órbitas y masas, y aquellos que alcanzan un tamaño suficiente comienzan a atraer más materia del disco. Este proceso dura millones de años y, al final, surge un sistema planetario con planetas, lunas, asteroides y cometas orbitando la nueva estrella. La composición y la posición de cada planeta dependen de la densidad y la temperatura de las regiones del disco donde se formaron.
Formación de planetas gigantes
Los planetas gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno, se forman en las regiones más distantes de un disco planetario. Esto se debe a que las regiones más alejadas de la estrella son aquellas donde la temperatura es lo suficientemente baja como para que se condensen compuestos volátiles como el agua, el metano y el amoníaco. En estas regiones, los núcleos pueden crecer rápidamente, alcanzando unas diez veces la masa de la Tierra, y comienzan a atraer grandes cantidades de hidrógeno y helio que forman las atmósferas de los gigantes gaseosos.
Este proceso ocurre antes de que el disco de gas se disipe, lo cual ocurre en el transcurso de unos pocos millones de años. Si el núcleo se forma con la suficiente rapidez, puede acumular atmósfera antes de que se agote el material disponible. Por lo tanto, la tasa de crecimiento y la ubicación en el disco determinan si se puede formar un planeta gigante gaseoso. Una vez formados, estos planetas influyen en la formación de cuerpos más pequeños a su alrededor, como lunas y anillos.
Planetas aislados
Los planetas aislados son planetas que vagan por el espacio interestelar sin orbitar una estrella y están solos. Una de las principales hipótesis sobre su formación es que se forman como planetas normales dentro de sistemas planetarios, pero finalmente son expulsados.
Las eyecciones pueden ocurrir por interacciones gravitacionales con otros planetas gigantes o con la estrella central, especialmente en sistemas jóvenes que aún son muy inestables.
Otra hipótesis es que algunos planetas aislados se forman directamente a partir del colapso de nubes de gas que carecen de masa suficiente. En este escenario, serían más similares a "estrellas fallidas", como las enanas marrones de baja masa. Estudios recientes indican que estos planetas podrían ser más comunes de lo que se creía, y algunos incluso forman sus propios sistemas con lunas o discos a su alrededor, incluso sin una estrella cercana.
¿Cómo los planetas aislados crean sus propios sistemas?
Una nueva investigación ha demostrado que los planetas gigantes aislados pueden formar sus propios sistemas planetarios. El grupo de investigadores utilizó datos del Telescopio James Webb para estudiar objetos aislados con masas entre 5 y 10 veces superiores a la de Júpiter. El análisis reveló que se detectó una emisión infrarroja excesiva en seis de ellos. Esto podría indicar la presencia de discos de polvo cálido circundantes.
Estos discos de polvo están presentes al comienzo de la formación planetaria. Las observaciones también revelaron la presencia de granos de silicato en estos discos, con evidencia de crecimiento y cristalización de granos. Esta es la primera vez que se detecta este fenómeno en objetos de masa planetaria. Esto concuerda con el hallazgo de que los discos alrededor de estos planetas aislados pueden durar millones de años, tiempo suficiente para la formación de nuevos planetas incluso en ausencia de una estrella.
Referencia de la noticia
Damian et al. Spectroscopy of Free-Floating Planetary-Mass Objects and their disks with JWST arXiv