Descubren huellas directas de un impacto entre planetas en una estrella a 11 mil años luz

Una estrella distante, envuelta en una nube de polvo incandescente, acaba de ofrecer a la ciencia un espectáculo pocas veces visto: el resultado de una colisión entre grandes cuerpos planetarios fuera del sistema solar.

Un inusual resplandor infrarrojo y una secuencia de destellos registrados en la estrella Gaia20ehk —también conocida como Gaia-GIC-1—, ubicada a 11.000 años luz de la Tierra, constituyen la prueba directa más reciente de una colisión entre planetas fuera del sistema solar.

Este fenómeno, considerado esencial para comprender la formación de mundos como la Tierra y la Luna, fue reportado por la revista científica The Astrophysical Journal Letters. El análisis se basó en datos de múltiples observatorios y revisiones de archivos de décadas, lo que ha planteado nuevas preguntas sobre la frecuencia e impacto de estos eventos en la aparición de planetas habitables.

Gaia-GIC-1 es una estrella joven, algo más masiva que el Sol, que ha llamado la atención de los astrónomos por un fenómeno poco común: una gran nube de polvo la rodea y oscurece parcialmente su luz, como resultado de una colisión reciente entre grandes cuerpos planetarios. Los instrumentos espaciales han detectado que este polvo gira alrededor de la estrella a una distancia semejante a la que separa la Tierra del Sol, completando una vuelta cada 380 días.

Ese material ha mantenido un brillo infrarrojo constante durante más de cuatro años, según registros del telescopio SPHEREx y la misión WISE de la NASA. Los científicos calcularon que el polvo está tan caliente como para alcanzar 900 grados Kelvin y su cantidad equivale a la masa de una pequeña luna helada.

La combinación de caídas ópticas profundas y un aumento sostenido del brillo infrarrojo constituye la firma de una colisión planetaria reciente, que produjo una nube de polvo grumosa en una órbita vinculada, responsable de los eventos de oscurecimiento observados. Este diagnóstico se refuerza por la ausencia de líneas espectrales propias de estrellas T-Tauri clásicas y la falta de un exceso permanente de infrarrojo, lo que diferencia a Gaia-GIC-1 de otras variables ópticas de estrellas jóvenes.

El análisis espectral y la evaluación de la curva de luz de Gaia-GIC-1 muestran que los patrones observados no son compatibles con la típica variabilidad de estrellas jóvenes de tipo T-Tauri, según los experftos. Dichas estrellas suelen presentar líneas de emisión Hα y un disco circunestelar estable, características ausentes en Gaia-GIC-1.

Además, la falta de un exceso infrarrojo persistente y la irregularidad en las caídas ópticas sugieren que el origen proviene de un evento único, como una colisión planetaria, más que de fenómenos de acreción comunes en sistemas protoplanetarios.

El impacto observado y las propiedades del sistema

El equipo encabezado por Anastasios Tzanidakis, estudiante de doctorado en la Universidad de Washington, institución pública de investigación, detalla que el examen de Gaia20ehk revela al menos tres caídas ópticas distintas entre 2014 y 2017, con una profundidad media del 25 % y una duración característica de 200 días.

Desde 2019, se observa un descenso más rápido y errático de la luminosidad, persistente durante al menos cuatro años. En este lapso, la magnitud G de Gaia pasó de 18,8 a más de 20,8; este cambio implica que la estrella se volvió más tenue para los instrumentos ópticos, reflejando una mayor cantidad de polvo bloqueando la luz.

Paralelamente, el flujo infrarrojo, medido por la misión de la NASA WISE y el explorador espacial SPHEREx, muestra una meseta característica desde 2019, lo que confirma la persistencia de polvo caliente en la órbita de la estrella.

La periodicidad de 380,5 días, junto a la masa y el radio estelar calculados, señalan los expertos, sitúan el material polvoriento a 1,1 ua de la estrella, rango cercano a la distancia entre la Tierra y el Sol. Los datos espectrales y fotométricos indican que el polvo proviene de una colisión reciente entre dos grandes planetesimales, originando un disco de escombros que evolucionó rápidamente.

Evidencias científicas y análisis alternativos

El trabajo publicado en la revista científica The Astrophysical Journal Letters resalta que simulaciones numéricas y modelos de formación planetaria prevén que los impactos gigantes —definidos como colisiones entre cuerpos del tamaño de Marte u objetos planetarios similares— son habituales durante los primeros 100 a 200 millones de años de un sistema estelar.

Bajo este contexto, estos impactos ensamblan planetas terrestres mediante colisiones entre cuerpos mayores. La detección de tales eventos sigue siendo poco frecuente, ya que demanda una alineación óptima y monitoreo continuo en diferentes bandas espectrales.

El seguimiento óptico e infrarrojo ha permitido descartar otros escenarios, incluyendo la disrupción por mareas de planetas o exocometas, y la variabilidad típica de estrellas T-Tauri, debido a la ausencia de líneas de emisión Hα y la falta de un disco circunestelar estable.

El estudio estima que la cantidad de polvo generada, su temperatura y área de emisión corresponden a una colisión planetaria de gran magnitud. La masa de polvo detectada, equivale a la de un satélite helado menor, lo que sugiere que los objetos en colisión inicial eran considerablemente mayores, probablemente de dimensiones equivalentes a planetas menores.

Implicancias para la formación planetaria y la astrobiología

La observación de Gaia-GIC-1 provee un paralelo concreto con los modelos de formación de la Tierra y la Luna hace aproximadamente 4.500 millones de años. El evento actualmente documentado permite examinar en tiempo real la dinámica y evolución de los escombros generados tras un impacto en sistemas planetarios jóvenes. Según los investigadores, si el material expulsado logra enfriarse y condensarse, podría formarse un sistema semejante al Tierra–Luna en el futuro.

El futuro de la observación de colisiones planetarias

La revista científica The Astrophysical Journal Letters subraya que nuevos instrumentos como el Simonyi Survey Telescope en el NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory serán decisivos para multiplicar estos hallazgos cuando comience el Legacy Survey of Space and Time. Las estimaciones de James Davenport, profesor asistente de investigación en la Universidad de Washington y coautor principal, sugieren que este telescopio podría identificar cerca de 100 impactos planetarios en la próxima década.

El monitoreo sostenido de sistemas como Gaia-GIC-1, especialmente mediante instrumentos como el James Webb Space Telescope (JWST), permitirá desarrollar modelos minuciosos sobre la geometría de las colisiones, la masa de los restos y los tiempos involucrados en la limpieza, aportando a una mejor comprensión sobre la frecuencia y función de estos grandes impactos en la formación de planetas análogos a la Tierra, y ampliando el conocimiento sobre la posibilidad de vida en la galaxia.