Recientes investigaciones han revelado que muchos discos protoplanetarios, donde se forman nuevos planetas, son significativamente más pequeños de lo que se pensaba. Un equipo de científicos del Observatorio de Leiden en los Países Bajos, utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), examinó 73 discos protoplanetarios en la región de Lupus. Los resultados, que se publicarán en la revista Astronomy & Astrophysics, muestran que muchas estrellas jóvenes albergan discos modestos de gas y polvo, algunos tan pequeños como 1,2 unidades astronómicas.
Durante la última década, los astrónomos han logrado captar imágenes de cientos de discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes mediante potentes telescopios de radio, como ALMA. Anteriormente, se pensaba que muchos de estos discos se extendían mucho más allá de la órbita de Neptuno, nuestro planeta más externo, y mostraban estructuras como brechas donde se suponía que se formaban planetas gigantes. Sin embargo, la investigación liderada por el candidato a doctorado Osmar M. Guerra-Alvarado, la postdoctoranda Mariana B. Sanchez y la profesora asistente Nienke van der Marel, sugiere que estos discos no son típicos.
Implicaciones para la formación de planetas
Los científicos utilizaron ALMA para obtener imágenes de todos los discos protoplanetarios conocidos en Lupus, una región de formación estelar situada a unos 400 años luz de la Tierra en la constelación del mismo nombre. El estudio revela que dos tercios de los 73 discos son pequeños, con un radio promedio de seis unidades astronómicas, equivalente a la órbita de Júpiter. El disco más pequeño encontrado tiene solo 0,6 unidades astronómicas de radio, menor que la órbita de la Tierra.
Guerra-Alvarado subraya que «estos resultados cambian completamente nuestra visión de lo que parece un disco protoplanetario ‘típico'». Asegura que solo los discos más brillantes, que son los más fáciles de observar, presentan brechas a gran escala, mientras que los discos compactos, que carecen de tales subestructuras, son mucho más comunes.
Los discos pequeños se encontraron principalmente alrededor de estrellas de baja masa, que representan entre el 10 y el 50% de la masa de nuestro Sol, el tipo de estrella más común en el universo. Este descubrimiento sugiere que estas condiciones compactas pueden favorecer la formación de supertierras, planetas rocosos similares a la Tierra pero con masas de hasta diez veces la de nuestro planeta. Esto podría explicar por qué las supertierras se encuentran a menudo alrededor de estrellas de baja masa.
Además, la investigación indica que nuestro sistema solar se formó a partir de un gran disco protoplanetario que dio lugar a planetas gaseosos como Júpiter y Saturno, pero no a supertierras, que se considera que son los tipos de planetas más comunes en el universo.
Este estudio establece un «eslabón perdido» entre las observaciones de discos protoplanetarios y las de exoplanetas. Van der Marel señala que «el descubrimiento de que la mayoría de los discos pequeños no muestran brechas implica que la mayoría de las estrellas no albergan planetas gigantes». Esta conclusión es consistente con lo que se observa en las poblaciones de exoplanetas alrededor de estrellas maduras, vinculando así la población de discos directamente con la población de exoplanetas.
Las observaciones de alta resolución de ALMA se habían centrado anteriormente en discos brillantes, que son a menudo mucho más grandes. Para los discos más pequeños, se había medido solo el brillo y no el tamaño. Las observaciones de alta resolución son más complicadas de realizar, y no estaba claro si ALMA podría captar estos discos relativamente tenues.
Los científicos utilizaron observaciones de ALMA realizadas en 2023 y 2024, con la mejor resolución posible de 0,030 segundos de arco. También emplearon datos archivados para crear por primera vez un estudio completamente de alta resolución de un área completa de formación estelar.
Van der Marel concluye que «la investigación muestra que hemos estado equivocados durante mucho tiempo sobre cómo es un disco típico. Claramente, hemos estado sesgados hacia los discos más brillantes y grandes. Ahora tenemos una visión completa de discos de todos los tamaños».
