Los secretos de un embrión de planeta en la estrella HL Tau

En 2014, el conjunto de antenas ALMA generaba una imagen icónica, que mostraba a la estrella HL Tau rodeada por un disco de polvo con numerosos surcos, posibles indicios de la existencia de planetas en formación que habían barrido el material a lo largo de sus órbitas. Sin embargo, nuevas y más detalladas observaciones apuntan a la existencia de un embrión de planeta, pero en una ubicación distinta, y formado mediante un mecanismo no contemplado hasta ahora.

Los planetas se forman a partir de discos de gas y polvo que giran en torno a las estrellas jóvenes. Una vez formada la "semilla" del planeta, una pequeña acumulación de polvo, esta irá agregando material y producirá un surco en el disco con la forma de su órbita. "La interpretación de la imagen de HL Tau que obtuvo ALMA sembraba muchas dudas, porque HL Tau es una estrella demasiado joven para haber formado planetas y porque la búsqueda de estos planetas resultó infructuosa", señala Carlos Carrasco González, investigador del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la Universidad Autónoma de México (IRyA-UNAM) que encabeza el trabajo.

Una nueva serie de imágenes, obtenidas con el Very Large Array (VLA) y con mayor detalle que las disponibles hasta ahora, han mostrado una característica nunca observada en un disco protoplanetario y que apunta a una solución: uno de los anillos de material en torno a la estrella muestra una concentración de polvo de entre tres y ocho veces la masa de la Tierra, lo que podría constituir un embrión planetario.

"Proponemos un nuevo escenario para HL Tau, en el que el disco se fragmenta primero en distintos anillos y se producen los surcos que observó ALMA. Será en esos anillos donde se produzcan inestabilidades que darán lugar a considerables aglomeraciones de material, que después irán acumulando más materia hasta formar planetas", apunta Guillem Anglada, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en la investigación. Así, estaríamos observando los primeros pasos en la formación de un planeta.

Un problema de falta de tiempo

Este nuevo escenario soluciona también un problema de algunos modelos clásicos de formación planetaria que suponen que los discos de polvo en torno a las estrellas jóvenes tienen una estructura regular y homogénea, donde el proceso de formación de planetas se inicia a muy pequeña escala, con la unión de pequeños granos de polvo que progresivamente formarán cuerpos cada vez mayores.

"Se trata de un mecanismo demasiado lento, ya que el tiempo de que dispone una estrella para formar planetas es limitado", señala José María Torrelles, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) que participa en la investigación.

HL Tau, con una edad estimada de aproximadamente un millón de años o menos –en comparación, el Sol tiene unos 4.500 millones de años-, es una estrella joven que aún no ha empezado a quemar hidrógeno en el núcleo, hecho que determina su paso a la etapa adulta. Cuando la estrella alcance dicha etapa, la energía radiada disipará el disco, de modo que si los planetas no han llegado a formarse ya no lo harán.

La aglomeración de polvo hallada en el disco de HL Tau podría ser la prueba de la existencia de un mecanismo más rápido para la formación de planetas, a través de una primera fragmentación del disco en anillos y de la formación de grandes grumos en esos anillos, cuyo desarrollo sería mucho más rápido que en el caso de un disco homogéneo.

El estudio de HL Tau con el VLA del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) ha sido llevado a cabo por una colaboración internacional liderada por Carlos Carrasco González del IRyA-UNAM y Thomas Henning del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), en la que han participado astrónomos de la UNAM (México), MPIA (Alemania), NRAO (USA) y CSIC (España). Los resultados se publicarán en la revista The Astrophysical Journal Letters.