Webb ofrece la vista más clara de planetas en formación

Un enfoque creativo con las herramientas únicas del telescopio espacial Webb (JWST) ha revelado nuevos detalles sobre los nuevos planetas y el disco en que se forman en un sistema naciente a 370 años luz.

Publicado en The Astronomical Journal, los hallazgos ofrecen una perspectiva nueva sobre cómo los planetas crecen con el tiempo, compitiendo con sus estrellas anfitrionas por material.

PDS 70 es una estrella joven, de solo unos 5 millones de años, prácticamente un recién nacido en comparación con nuestro Sol de 4.600 millones de años. A su alrededor hay un disco de gas y polvo, aplanado como una tortita, con un gran hueco en el medio donde están tomando forma dos planetas, PDS 70 b y PDS 70 c. Este hueco es una zona de construcción planetaria, donde mundos completamente nuevos están recogiendo material para crecer más.

"Estamos viendo instantáneas de las primeras etapas del crecimiento planetario, que nos muestran lo que sucede cuando los mundos compiten por sobrevivir en su guardería cósmica. Lo notable es que no solo podemos ver los planetas en sí, sino el proceso mismo de su formación: compiten con su estrella y entre ellos por el gas y el polvo que necesitan para crecer", dice en un comunicado Dori Blakely, candidata al doctorado en Astrofísica de la Universidad de Victoria y autora principal.

Para obtener una vista tan clara de los planetas y el disco, el equipo utilizó el generador de imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija (NIRISS) del JWST en modo de interferometría de enmascaramiento de apertura (AMI), un truco inteligente con el telescopio. Colocaron una máscara especial con varios agujeros diminutos sobre el telescopio, lo que permitió que una pequeña fracción (alrededor del 15%) de la luz pasara e interfiriera, creando patrones superpuestos, similares a la forma en que las ondas de dos guijarros interactúan en la superficie del agua. Al analizar estos patrones, pudieron "ver" los detalles ocultos del sistema con una precisión extraordinaria.

"Esta técnica innovadora es como apagar el foco cegador de la estrella joven para poder ver los detalles de lo que la rodea, en este caso, planetas", explicó el profesor René Doyon, director del Instituto Trottier de Investigación sobre Exoplanetas (IREx) e investigador principal del instrumento NIRISS del JWST.

Este enfoque permitió al equipo descubrir características que las imágenes de telescopio tradicionales no pueden detectar, lo que convierte a este estudio en una prueba de concepto innovadora para tales observaciones con el poderoso telescopio espacial.

Las observaciones del JWST confirmaron la presencia de dos planetas gigantes que todavía están en proceso de formación. Estos planetas están absorbiendo material del disco, de forma muy similar a como los niños toman bloques de construcción para construir una torre. Los investigadores midieron la luz de los planetas en el infrarrojo medio utilizando el instrumento NIRISS del JWST y determinaron que ambos planetas parecen estar acumulando gas, una fase crítica en su desarrollo. Las fuertes firmas de detección de PDS 70 b y PDS 70 c permitieron mediciones precisas de su brillo y ubicación.

COMPITEN ENTRE SÍ Y CON SU PROPIA ESTRELLA

Estos hallazgos proporcionan evidencia directa de que los planetas todavía están creciendo y compitiendo con su estrella anfitriona por el material del disco, lo que respalda la idea de que los planetas se forman a través de un proceso de "acreción", que consiste en absorber gradualmente masa del gas y el polvo que los rodea. Esta rara instantánea de planetas durante su fase de crecimiento puede ayudar a los científicos a entender cómo se formaron mundos como Júpiter y Saturno en nuestro propio sistema solar.

"Estas observaciones nos dan una oportunidad increíble de presenciar la formación de planetas a medida que sucede. Ver planetas en el acto de acreción de material nos ayuda a responder preguntas de larga data sobre cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios. Es como ver un sistema solar en construcción ante nuestros propios ojos", dice Doug Johnstone, Oficial Principal de Investigación en el Centro de Investigación de Astronomía y Astrofísica Herzberg del Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC).

Los datos también sugieren que los planetas podrían tener anillos de material a su alrededor llamados discos circumplanetarios. Estos discos podrían ser donde se están formando lunas, como las que orbitan alrededor de Júpiter y Saturno en la actualidad.

Las observaciones anteriores de PDS 70 b y PDS 70 c en longitudes de onda más cortas se explicaron en gran medida mediante modelos originalmente diseñados para estrellas de baja masa y enanas marrones. Sin embargo, las nuevas observaciones del JWST, realizadas en las longitudes de onda más largas jamás utilizadas para estudiar estos planetas, revelaron luz adicional que no podía explicarse completamente por esos modelos.