Investigan una misteriosa colisión de rocas en un sistema planetario cercano a la Tierra

El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha registrado las consecuencias directas de dos colisiones entre cuerpos rocosos en un sistema planetario cercano.

Este fenómeno, observado en el entorno de la estrella Fomalhaut, situada a 25 años luz de la Tierra, ofrece una ventana inédita a los procesos que dan origen a nuevos mundos y a la composición de los materiales que los conforman.

La investigación, liderada por un equipo internacional de astrofísicos entre los que se encuentra Jason Wang, de la Universidad Northwestern, ha revelado que lo que inicialmente se interpretó como un exoplaneta brillante era, en realidad, el resplandor de una nube de escombros generada por una colisión cósmica.

La sorpresa se intensificó cuando, tras la desaparición de este objeto, emergió un nuevo punto luminoso en una ubicación distinta dentro del mismo sistema. Wang, repasó: “Descubrir una nueva fuente de luz en el cinturón de polvo que rodea una estrella fue sorprendente. No lo esperábamos en absoluto”.

Los detalles del estudio

El análisis detallado de las imágenes obtenidas por el Hubble permitió identificar dos eventos de colisión separados, cada uno responsable de la formación de una nube de polvo visible. Esta doble detección es excepcional. Paul Kalas, astrónomo de la Universidad de California en Berkeley y autor principal del estudio, dijo: “Esta es ciertamente la primera vez que veo un punto de luz aparecer de la nada en un sistema exoplanetario. Está ausente en todas nuestras imágenes anteriores del Hubble, lo que significa que acabamos de presenciar una violenta colisión entre dos objetos masivos y una enorme nube de escombros como ninguna otra en nuestro propio sistema solar hoy en día”.

El sistema de Fomalhaut ha sido objeto de observación durante más de dos décadas debido a su extenso cinturón de polvo, uno de los más grandes conocidos, lo que lo convierte en un laboratorio natural para estudiar la evolución de sistemas planetarios. Wang, quien ha participado activamente en el monitoreo de este sistema, destacó que “el sistema cuenta con uno de los cinturones de polvo más grandes que conocemos. Eso lo convierte en un objetivo fácil de estudiar”. Desde el descubrimiento de Fomalhaut b en 2008, los astrónomos han debatido si se trataba de un planeta genuino o de una nube de polvo en expansión.

En 2023, nuevas observaciones con el Hubble revelaron la desaparición de Fomalhaut b, ahora denominado Fomalhaut cs1, y la aparición de un segundo punto brillante, Fomalhaut cs2, en una posición ligeramente diferente. Este cambio llevó al equipo a reconsiderar la naturaleza de ambos objetos.

Wang relató: “Con estas observaciones, nuestra intención original era monitorear Fomalhaut b, que inicialmente pensamos que era un planeta. Supusimos que la luz brillante era Fomalhaut b, porque esa es la fuente conocida en el sistema. Pero, al comparar cuidadosamente nuestras nuevas imágenes con imágenes anteriores, nos dimos cuenta de que no podía ser la misma fuente. Eso fue emocionante y, al mismo tiempo, nos dejó perplejos”.

La hipótesis que se impuso fue la de dos colisiones independientes entre planetesimales, cuerpos rocosos similares a asteroides, que generaron sendas nubes de polvo. La frecuencia de estos eventos sorprendió a los investigadores. Kalas señaló que “la teoría sugiere que debería haber una colisión cada 100.000 años, o más. Aquí, en 20 años, hemos visto dos”. Esta observación desafía los modelos actuales sobre la dinámica de los cinturones de escombros y la frecuencia de colisiones en sistemas planetarios jóvenes.

Para validar la autenticidad de los fenómenos observados, Wang aportó uno de los cuatro análisis independientes que confirmaron la detección de dos eventos transitorios en el cinturón de polvo de Fomalhaut. El experto resaltó: “Esta es la primera vez que observamos algo así. Por lo tanto, teníamos que asegurarnos de que nuestras imágenes fueran fiables y de que midiéramos correctamente las propiedades de la colisión. Analicé los números para demostrar que los cuatro análisis independientes detectan con certeza una nueva fuente en las inmediaciones de la estrella”.

El descubrimiento tiene implicaciones directas para la búsqueda de exoplanetas, ya que las nubes de polvo generadas por colisiones pueden confundirse fácilmente con planetas que reflejan la luz estelar. Kalas advirtió que “Fomalhaut cs2 se ve exactamente como un planeta extrasolar que refleja la luz estelar. Lo que aprendimos al estudiar cs1 es que una gran nube de polvo puede camuflarse como un planeta durante muchos años. Esta es una advertencia para futuras misiones que busquen detectar planetas extrasolares en luz reflejada”.

El equipo de investigación planea continuar el seguimiento del sistema Fomalhaut para observar la evolución de Fomalhaut cs2 y profundizar en la dinámica de las colisiones en este entorno estelar.

Para ello, emplearán el instrumento de cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio espacial James Webb (JWST), que ofrece capacidades superiores a las del Hubble en la obtención de datos de color. Estos datos permitirán determinar el tamaño y la composición de los granos de polvo, así como la presencia de agua y hielo en las nubes de escombros.

Wang explicó: “Debido a la antigüedad del Hubble, ya no puede recopilar datos fiables del sistema. Afortunadamente, ahora contamos con el JWST. Contamos con un programa aprobado por el JWST para dar seguimiento a esta colisión de planetesimales y comprender la nueva fuente circunestelar y la naturaleza de los dos planetesimales progenitores que colisionaron”.

El estudio de las colisiones entre planetesimales no solo es esencial para desentrañar los procesos de formación planetaria, sino que también aporta información clave sobre la estructura de los asteroides, un conocimiento relevante para iniciativas de defensa planetaria como la Prueba de Redirección de Doble Asteroide (DART). La observación directa de estos eventos fuera del sistema solar representa un avance sin precedentes en la astrofísica, al ofrecer la posibilidad de analizar en tiempo real los mecanismos que moldean los sistemas planetarios.