Los astrónomos han descubierto más de 70 mundos sin sol que flotan errantes cerca de la Vía Láctea, a 420 años luz de la Tierra. Nos ayudarán a profundizar en la formación y evolución temprana de los sistemas planetarios.

Investigadores de diversas instituciones han descubierto un grupo de planetas que flotan libremente, sin orbitar ninguna estrella, en una región cercana de la Vía Láctea que está a 420 años luz de la Tierra.

Al menos 70, y hasta 170 de esos planetas flotantes, del tamaño de Júpiter, se han descubierto examinando datos de más de 20 años de observaciones, recogidas en 80.000 imágenes de gran campo que ocupan hasta 100 TB de memoria, el mismo volumen de datos que puede almacenar un cerebro humano a lo largo de su vida, según algunos expertos.

Los investigadores aclaran al respecto que el rango en el número de planetas que flotan libremente varía porque la masa de los objetos no se ha medido directamente en este estudio: es poco probable que los objetos de más de 13 masas de Júpiter sean planetas.

Añaden que han deducido un límite superior en la masa de los planetas a partir de su brillo, que depende de su edad. Pero, dado que la edad de la asociación estelar en la que residen estos planetas solo se conoce con cierta certeza, el número exacto de planetas todavía es también incierto.

Planetas duplicados

Los primeros planetas que flotan libremente se descubrieron en la década de 1990, pero los últimos hallazgos casi han duplicado el número total conocido, destaca NOIRLab de NSF, un centro de investigación en astronomía infrarroja y óptica nocturna basada en tierra, en un comunicado.

La región cercana de la Vía Láctea donde flotan estos 70 planetas es conocida como la asociación estelar de Scorpius-Centaurus, compuesta de tres subgrupos (Scorpius Superior, Centaurus Superior-Lupus, y Centaurus Inferior-Crux).

No obstante, la naturaleza y el origen de los planetas errantes siguen sin estar claros, destaca el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) de España, que también participó en esta investigación.

¿Cómo se forman?

La duda se plantea en estos términos: estos planetas ¿se forman como las estrellas mediante el colapso gravitatorio de pequeñas nubes de gas? ¿O se forman como los planetas alrededor de las estrellas y luego son arrancados o expulsados dinámicamente?

Aunque se sabe que ambos mecanismos pueden producir planetas errantes, se desconoce cómo contribuyen a su formación debido a que no se dispone de una amplia muestra homogénea.

Identificar planetas errantes dentro de un cúmulo de estrellas es un reto importante, en muchos sentidos parecido a buscar «una aguja en un pajar», añade el CAB.

En primer lugar, se necesitan ojos suficientemente sensibles para detectar las «agujas». Mientras que las estrellas son relativamente brillantes y fáciles de detectar, los miembros de masa planetaria son varios miles de veces más débiles y solo pueden detectarse con telescopios de gran diámetro y detectores sensibles.

Desafío superado

Esta investigación superó este desafío combinando imágenes disponibles en los archivos astronómicos públicos con nuevas observaciones de gran campo profundo, obtenidas con los mejores telescopios infrarrojos y ópticos del mundo.

De esta forma los astrónomos pudieron medir los diminutos movimientos, los colores y las luminosidades de decenas de millones de fuentes en una amplia zona del cielo donde se encuentra la asociación estelar joven Upper Scorpius OB.

La combinación de los movimientos propios (es decir, los movimientos sobre el plano del cielo) y la fotometría de múltiples longitudes de onda, les permitió identificar a todos los miembros de una asociación de planetas en áreas muy extensas.

Se trata, sin duda, de la mayor muestra de planetas errantes en una sola asociación y casi duplica el número de planetas errantes conocidos hasta la fecha en todo el cielo, destacan los investigadores.

Ubicaciones de 115 posibles planetas flotantes cerca de la Vía Láctea ESO/N. Risinger (skysurvey.org)

Importantes implicaciones

Núria Miret Roig, primera autora del artículo, afirma que el descubrimiento de esta gran población de planetas errantes jóvenes tiene importantes implicaciones para profundizar en la formación y evolución temprana de los sistemas planetarios y, específicamente, en la escala de tiempo de los procesos involucrados.

Las observaciones sugieren que los gigantes gaseosos en sistemas planetarios deben formarse y volverse dinámicamente inestables dentro del tiempo de vida observado en la región de 3-10 millones de años, para contribuir a la población de planetas errantes.

Los estudios actuales sugieren que la inestabilidad entre los planetas gigantes de nuestro Sistema Solar también puede haber ocurrido en épocas tempranas, aunque fue mucho menos violenta que la inestabilidad necesaria para expulsar planetas tan masivos como los que hemos encontrado.

Más luz

Los planetas errantes que se han identificado, según Hervé Bouy, responsable del proyecto europeo que ha financiado este trabajo, son también excelentes objetos para hacer estudios de seguimiento.

Por ejemplo, para estudiar las atmósferas planetarias en ausencia de una estrella anfitriona que los oculte, lo que sería interesante para comparar con las atmósferas de planetas que orbitan estrellas.

Además, el estudio de las propiedades binarias y de los discos circumplanetarios alrededor de estos objetos, arrojará más luz sobre su proceso de formación.

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Referencia

A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association. Núria Miret-Roig et al. Nature Astronomy (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-021-01513-x