En esta ocasión, puesto que se ha producido un interesante avance en un área de la astronomía planetaria de la que ya hablaba en 2011, me ha parecido oportuno elaborar un programa de la modalidad vintage que, en lugar de retrotraerse más de veinte años en el pasado, lo hará tan solo algo más de trece. Mi intención es, además de explicar en qué consiste el nuevo descubrimiento, cómo se ha producido y qué consecuencias tiene para el campo de la astronomía, comparar la tecnología actual con la de hace solo algo más de una década para que podamos apreciar igualmente los avances tecnológicos que se han realizado en relativamente tan poco tiempo.

El descubrimiento al que me refiero trata de la identificación de seis planetas errantes en una nebulosa llamada NGC 1333, situada a unos mil años-luz de nosotros en la constelación de Perseo. En dicha nebulosa, relativamente joven, se encuentran activos núcleos de formación de estrellas muy interesantes para los astrofísicos que pretenden comprender mejor el proceso de esta formación. Resulta sorprendente que más de 13.700 millones de años tras el Big Bang que dio origen al universo aún se estén formando nuevas estrellas en ciertos lugares de este, algunos de ellos relativamente cercanos a nuestro Sol, que cuenta ya con más de 4.500 millones de años de existencia.

No obstante, no son solo estrellas lo que se pueden generar en esos lugares en los que la materia de una nebulosa se condensa por gravedad preferentemente en las regiones más densas. Pueden formarse también cuerpos que no concentren la masa suficiente y no alcancen por ello la presión necesaria para iniciar la fusión nuclear que mantiene encendidas a las estrellas. ¿Cómo podríamos detectar la presencia de esos cuerpos apagados y estimar la cantidad de ellos que pueden poblar nuestra galaxia? ¿Si podemos detectarlos y cuantificar su masa, será esta la respuesta a la misteriosa masa oscura que supone el 26,8 % de la masa-energía total del universo?

En mayo de 2011, hablaba en un programa de Quilo de Ciencia de lo que por aquel entonces era una nueva técnica para detectar planetas errantes en nuestra galaxia. Os invito a escuchar lo que explicaba entonces y a que luego me acompañéis para analizar, a la luz de lo que ya se conocía, las implicaciones del descubrimiento de esos nuevos seis planetas errantes en la constelación de Perseo, que se ha realizado con el telescopio espacial James Webb.

Escuchar aquí el Programa de Quilo Planetas errantes Como habéis escuchado, la cantidad estimada de planetas errantes en nuestra galaxia es muy considerable, mayor incluso que la de las estrellas. Hoy algunos estiman que nuestra galaxia puede contener hasta dos billones de estos cuerpos. Muchas estrellas, además, cuentan con varios planetas en órbita a su alrededor, por lo que no parece que nos equivoquemos al afirmar que hay muchos más planetas que estrellas en el universo. No obstante, de los 500 planetas extrasolares en órbita estelar que se conocían en el año 2011 hoy, septiembre de 2024, hemos aumentado su cifra a solo 5.288 confirmados, un número muy pequeño en comparación con los que se supone existen en la galaxia.

Frente a la cantidad de planetas errantes estimada mediante la técnica de la micro lupa, el descubrimiento de solo seis en una nebulosa cercana no parece nada especial. Sin embargo, su detección por un grupo de astrónomos de la universidad de John Hopkins, en los Estados Unidos, mediante el empleo del telescopio James Webb, aporta evidencia muy importante para dilucidar el origen de los planetas errantes.

La posibilidad inicialmente considerada por los astrofísicos para explicar su existencia es que estos planetas se formaron alrededor de una estrella central, al mismo tiempo que esta, dando lugar a sistemas planetarios más o menos similares a nuestro sistema solar. Sin embargo, debido a influencias gravitacionales ejercidas por estrellas cercanas o por otros planetas del propio sistema planetario, muchos de los planetas fueron expulsados de su órbita y comenzaron solos su periplo por un universo frío y oscuro.

De ser esta idea cierta, supondría que la mayoría de las estrellas han perdido uno o, en general, varios planetas con los que inicialmente contaban. Sin embargo, otra posibilidad para explicar la existencia de esos planetas y su abundancia es que se formen de manera independiente a las estrellas, pero de la misma forma en que lo hacen estas, por condensación de la materia de una nebulosa, aunque sin que esta condensación permita alcanzar la cantidad de materia necesaria para iniciar las reacciones de fusión nuclear. De ser esto cierto, deberían existir numerosos de estos cuerpos de diversos tamaños en las regiones de formación de nuevas estrellas, testigos de los fracasos en el objetivo de llegar ser estrellas.

Los investigadores de la universidad John Hopkins, liderados por Adam Langeveld, dirigieron el telescopio James Webb al corazón de la nebulosa NGC 1333. La idea era utilizar los potentes instrumentos de detección de radiación infrarroja con los que el telescopio está equipado. La radiación infrarroja es una de las más abundantemente emitidas por cuerpos que no emiten luz visible. Los investigadores pretendían de este modo detectar directamente la existencia de esos exoplanetas gracias a la radiación que emiten, no detectarlos de forma indirecta como se lleva a cabio con la técnica de micro lupa gravitatoria.

Con sus instrumentos, el telescopio detectó seis puntos de emisión infrarroja que los investigadores pudieron identificar como correspondientes a planetas errantes de masas comprendidas entre cinco y diez veces la masa del planeta Júpiter. Estos planetas son los objetos más pequeños descubiertos que se han formado por el mismo proceso que se forman las estrellas, entre ellas también las estrellas enanas rojas, las más pequeñas capaces de generar fusión nuclear en su centro.

¿Por qué los astrofísicos creen que se han formado de este modo? Resulta que el objeto más pequeño encontrado, de solo cinco veces la masa de Júpiter, cuenta con un anillo de gas y polvo a su alrededor, un anillo que es muy común en la formación de las estrellas. Este anillo constituye una evidencia sólida de que el planeta no se formó de otro modo, porque las influencias gravitatorias necesarias para expulsar a un planeta similar fuera de su órbita hubieran desestabilizado el anillo y lo hubieran hecho desaparecer. Puesto que este del anillo es el planeta errante más pequeño de los seis detectados, es sensato pensar que los más grandes se formaron del mismo modo, y no por expulsión de sus órbitas, expulsión que es tanto más improbable cuanto más grande es el planeta, puesto que sería necesaria mayor influencia gravitacional para moverlo de su sitio.

Pero tan importante es lo que el telescopio ha detectado como lo que no ha detectado. El James Webb no detectó ningún objeto más pequeño que el menor de los identificados, el que tiene unas cinco veces la masa de Júpiter, a pesar de que sus detectores son capaces de esta proeza. Esta ausencia de planetas más pequeños sugiere que los planetas errantes menores que cinco veces la masa de Júpiter no se forman por este proceso de acumulación independiente de materia, sino que se generan alrededor de las estrellas y luego son expulsados de sus órbitas por alguna influencia gravitacional que las desestabiliza.

Así pues, el descubrimiento de estos seis planetas errantes indica que la Naturaleza utiliza dos procesos para generarlos. El primero es el de la formación de planetas alrededor de las estrellas a medida que estas se van generando por condensación gravitatoria de la materia de una nebulosa. El segundo es la formación de planetas libremente flotantes, lo que sucede de manera independiente a la formación de cuerpos planetarios en órbita. Este último proceso se trata, en realidad, del mismo proceso de formación de estrellas, pero que no conduce a la generación de una por falta de masa suficiente para iniciar la fusión nuclear.

Por tanto, este descubrimiento, si no lo establece, al menos sí nos acerca al límite inferior de los objetos que pueden formarse por acreción y acumulación de gas y polvo, que parece ser de unas cinco veces la masa de Júpiter. Por otro lado, es ya conocido que el mismo proceso puede dar lugar a la formación de estrellas de más de cien veces la masa de nuestro Sol, es decir unas veinte mil veces la masa del cuerpo más pequeño que puede formarse de este modo. La diferencia de escala puede parecer sorprendente, pero pensemos que es también un mismo proceso el que origina el Amazonas o el Nilo, y el menor de los arroyos que corren sobre nuestro planeta. La Naturaleza suele mostrar, en general, una cierta coherencia en los procesos que utiliza para generar la realidad que nos rodea.

Este descubrimiento también revela que dos procesos diferentes pueden originar objetos similares en el universo, puesto que se han observado igualmente planetas de talla de cinco o más masas de Júpiter en órbita alrededor de sus estrellas centrales, lo que indica que se formaron durante el mismo proceso de formación estelar.

En conclusión, este descubrimiento, gracias al impresionante telescopio James Webb, clarifica de manera importante el origen de los planetas errantes y nos revela que los cataclismos gravitacionales que arrancan a los planetas de sus órbitas tras su formación alrededor de la mayoría de las estrellas son más frecuentes de lo que se imaginaba. La Tierra ha sido un planeta con suerte que continúa calentito dado vueltas alrededor del Sol y con nosotros en él.

Jorge Laborda (18/09/2024)

Referencias:

https://www.techspot.com/news/104567-six-rogue-planets-spotted-james-webb-telescope-nearby.html#:~:text=A%20team%20of%20researchers%20at,away%2C%20known%20as%20NGC%201333.

https://www.livescience.com/space/astronomy/james-webb-telescope-spots-6-enormous-rogue-planets-tumbling-through-space-without-a-star

https://www.livescience.com/space/astronomy/james-webb-space-telescope-spots-dozens-of-physics-breaking-rogue-objects-floating-through-space-in-pairs

https://phys.org/news/2024-08-webb-rogue-worlds-clues-star.html

https://hub.jhu.edu/2024/08/27/rogue-worlds-james-webb-space-telescope/