“Fue una verdadera odisea”: el astrónomo argentino detrás del hallazgo del planeta más joven y el misterio que aún desafía a la ciencia

El astrónomo argentino Lucas Cieza, profesor del Instituto de Estudios Astrofísicos de la Universidad Diego Portales, en Chile, fue parte del equipo que logró confirmar que Elias 2-24 b es el planeta más joven conocido. El objeto, con una masa similar a la de Júpiter y una edad inferior al millón de años, está a unos 450 años luz de la Tierra, dentro del disco de gas y polvo que rodea a una estrella en formación.

El hallazgo, publicado en The Astrophysical Journal Letters, permitió descartar que la señal detectada fuera un defecto instrumental o un objeto distante. Cieza explicó a Infobae el recorrido de casi una década que llevó a la confirmación y las preguntas que el resultado plantea sobre la formación de planetas gigantes.

Para el astrofísico argentino, la detección fue una “verdadera odisea” y convirtió al sistema en un caso “realmente especial”. También definió como “un hito importante” el trabajo de modelamiento que acompañó la investigación, aunque advirtió que el hallazgo “aumenta aún más la tensión entre la teoría y las observaciones”. Según explicó, el planeta abrió el surco en el disco al crecer y absorber material, “como el Pac-Man del videojuego”.

El surco que delató al planeta fue detectado en 2017

Durante años, el surco observado en el disco de Elias 2-24 fue una pista sin una resolución definitiva. Las imágenes disponibles sugerían la presencia de un planeta, pero hacía falta seguir su movimiento y contrastar registros de distintos observatorios para descartar otras explicaciones.

—Después de tantos años de trabajo sobre discos donde nacen planetas, ¿cómo describirías lo que significa haber confirmado a Elias 2-24 b?

—El descubrimiento ha sido una verdadera odisea, en sentido figurado y también bastante literal. Tardamos unos 10 años, lo mismo que tardó Odiseo en regresar a su hogar. En concreto, identificamos en 2017 el surco donde se encuentra el planeta con el telescopio ALMA, ubicado en el desierto de Atacama. Fue la primera publicación del proyecto ODISEA, sigla de Ophiuchus Disk Survey Employing ALMA, que continúa en marcha. Las primeras observaciones para buscar el planeta hipotético fueron realizadas en 2018, pero no dieron resultados concluyentes. El planeta está en el límite de lo detectable en la actualidad y tuvimos que combinar nuestros propios datos con los de otros grupos para lograr una detección convincente. El trabajo de integrar los datos lo hizo Andrea Bernardi, estudiante italiano de nuestro programa de doctorado y autor principal del artículo científico publicado esta semana.

La pista había aparecido primero en observaciones de ALMA, que mostraron un surco en el disco de gas y polvo. Más tarde, el Very Large Telescope detectó una fuente tenue en el mismo lugar. La duda persistía: podía tratarse de un planeta, una estrella de fondo o una imperfección de los instrumentos. La revisión de imágenes obtenidas con el telescopio Keck en 2018 y 2020 permitió comprobar que el punto de luz se movía de manera compatible con una órbita alrededor de su estrella.

La confirmación cerró una duda que persistía desde las primeras imágenes del disco y convirtió a Elias 2-24 b en una referencia para estudiar los primeros pasos de la formación planetaria. Para Cieza, “el sistema es la piedra angular de un modelo de evolución de protoplanetas” que el equipo presentó en 2021.

La hipótesis proponía que la variedad de anillos, huecos y otras estructuras observadas en los discos protoplanetarios podía responder a un mismo fenómeno: la formación temprana y eficiente de planetas. Ese planteo fue reproducido mediante modelos en una colaboración entre informáticos y astrónomos del Núcleo Milenio de Exoplanetas Jóvenes y sus Lunas (YEMS).

El modelamiento estuvo a cargo del becario posdoctoral del Conicet Santiago Orcajo, bajo la codirección del profesor Octavio Guilera, desarrollador principal del programa PlanetaLP. Cieza definió ese avance como “un hito importante”.

La confirmación convirtió a Elias 2-24 b en más que un récord de edad. El sistema ofrece una oportunidad para poner a prueba una hipótesis sobre los discos protoplanetarios: que sus anillos, huecos y otras estructuras pueden ser la huella de planetas que se forman antes de lo previsto.

El dato que desacomoda a los modelos no es la masa del planeta, comparable con la de Júpiter, sino su edad. Elias 2-24 b apareció cuando, según los cálculos disponibles, todavía no debería haber tenido tiempo de formarse.

Un planeta de menos de un millón de años desafía los modelos de formación

—El planeta tiene menos de un millón de años. ¿Qué cambia este hallazgo en relación con los modelos que explican cómo se forman los gigantes gaseosos?

—El descubrimiento aumenta todavía más la tensión entre la teoría y las observaciones. Las teorías de formación planetaria no están completas: todavía no podemos reproducir el proceso total en una computadora a partir de principios básicos. El modelo clásico, desarrollado para explicar la formación de nuestro Sistema Solar, indicaba que un planeta como Júpiter necesitaba al menos diez millones de años para formarse. Los modelos actuales mejoraron, pero todavía señalan que hacen falta más de cinco millones de años para formar un planeta como Elias 2-24 b. Sin embargo, el sistema es mucho más joven. Aún falta comprender qué mecanismos permiten acelerar ese proceso de formación.

El desafío es mayor por la ubicación del planeta. Elias 2-24 b orbita a una distancia equivalente a 55 veces la que separa a la Tierra del Sol, una trayectoria unas diez veces más amplia que la de Júpiter. A esa lejanía, los modelos calculan que la formación de un gigante gaseoso debería demandar más tiempo del que tuvo este sistema.

—¿Por qué resulta tan difícil observar planetas en una etapa tan temprana de su formación?

—Hay varias razones. Una de ellas es que la mayoría de las estrellas cercanas tienen edades similares a la del Sol, es decir, miles de millones de años. Las regiones de la galaxia donde hay estrellas jóvenes con planetas en formación están mucho más lejos, al menos 100 veces más lejos que Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sol. Otra razón es que estos sistemas jóvenes están cubiertos de polvo, lo que dificulta su detección.

La mayoría de los cerca de 6.000 exoplanetas confirmados fue detectada con el método de tránsito, que registra una disminución de la luz cuando un planeta pasa delante de su estrella. Esa técnica resulta poco eficaz para encontrar mundos que aún permanecen envueltos en polvo o que orbitan muy lejos de su astro, como Elias 2-24 b.

El planeta abrió un surco al absorber material “como el Pac-Man del videojuego”

—Elias 2-24 b está dentro de un hueco del disco de gas y polvo de su estrella. ¿Qué les indica esa ubicación sobre el proceso que está atravesando?

—El hecho de que el objeto esté en un surco confirma que ese surco fue generado por el planeta, tal como predice la teoría. El planeta se formó y creció “comiendo” el material del surco, como el Pac-Man del videojuego.

La comparación resume un proceso difícil de observar desde la Tierra. Al reunir gas y polvo de su entorno, el planeta modifica el disco que lo rodea y deja una marca que los astrónomos pueden rastrear con sus telescopios.

—La confirmación se logró al revisar datos de archivo de distintos años. ¿Qué dice este caso sobre el valor de conservar y volver a analizar observaciones astronómicas?

—Las horas de observación de los telescopios modernos son un recurso muy valioso. Por eso es importante que estos datos se resguarden y se hagan públicos para la comunidad internacional. Muchas veces, los datos solicitados para un proyecto en particular pueden ser utilizados por diversos equipos, lo que aumenta considerablemente la productividad de los telescopios.

—¿Por qué debería importarnos que se haya encontrado un planeta tan joven como Elias 2-24 b?

—La astronomía es una de las ciencias más antiguas y responde preguntas milenarias: cuáles son nuestros orígenes cósmicos, cuál es nuestro lugar en el Universo y cuán especial es nuestro planeta y la vida en la Tierra. En la galaxia hay más planetas que estrellas. Eso es algo nuevo, algo que no se sabía cuando yo era pequeño. Ahora lo sabemos, pero todavía no terminamos de comprender cómo se formó nuestro sistema planetario y los planetas en general.

Cieza enmarcó el hallazgo en una actividad que, según señaló, trasciende las fronteras nacionales. “Todos observamos el mismo cielo”, afirmó, aunque destacó el valor de trabajar con colegas argentinos desde Chile.

El investigador señaló que el desierto de Atacama concentra el 50% de la infraestructura observacional del planeta, con instalaciones internacionales como ALMA, mientras que en la Argentina la astrofísica teórica y numérica tiene un desarrollo sostenido. En este caso, la articulación entre los modelos de la Universidad Nacional de La Plata y las observaciones obtenidas desde Chile derivó en una colaboración que Cieza consideró valiosa.

La confirmación de Elias 2-24 b cerró una discusión que llevaba años, pero también dejó abierta otra: cuántos planetas jóvenes permanecen todavía ocultos en los discos de polvo de estrellas lejanas.

—¿Qué esperan encontrar en los próximos años con instrumentos como el telescopio espacial Nancy Grace Roman y qué nuevas preguntas deja abiertas Elias 2-24 b?

—Los nuevos observatorios siempre representan una oportunidad de descubrimiento. En el caso del telescopio espacial Nancy Grace Roman, permitirá detectar otro tipo de planetas que están más allá de las capacidades técnicas actuales. Por ejemplo, se podrán detectar planetas como Urano y Neptuno, y quizá algún otro tipo de mundo que todavía no podemos prever.