Sistema de exoplanetas aviva el viejo debate de la formación planetaria

Esta imagen infrarroja del Observatorio Geminis muestra imágenes directas del descubrimiento de dos de los tres primeros planetas confirmados ("b" y "c") del sistema de HR 8799
Los astrónomos que habían fotografiado anteriormente tres planetas gigantes en torno a una estrella han ganado una vez más la lotería al encontrar un cuarto cuerpo en este sistema de estrellas. El planeta recién descubierto es más masivo que Júpiter y está considerablemente más cerca de la cercana estrella HR 8799 que los otros tres planetas, planteando interrogantes sobre cómo se formaron estos cuatro gigantes.
Al menos eso creen los descubridores del planeta. Pero algunos investigadores no están de acuerdo, afirmando que la situación no puede ser tan difícil de explicar con las actuales teorías de formación planetaria.
La estrella HR 8799 y su séquito planetario se encuentran a unos 130 años-luz de la Tierra. El planeta recién descubierto fue captado en una serie de imágenes telescopicas de más de 15 meses está a unos 14,5 unidades astronómicas de su estrella. Esto pone al planeta a mitad de camino entre el lugar de Saturno y Urano en nuestro sistema solar y mucho más cerca de sus tres compañeros, que el equipo descubrió hace dos años.
Los planetas que orbitan HR 8799, con masas estimadas en 5 y 10 veces la masa de Júpiter, constituyen una versión a gran escala de los planetas del sistema solar exterior, de acuerdo con Christian Marois, codescubridor Marois del Instituto Herzberg de Astrofísica en Victoria, Canadá, y sus colegas. El equipo describe sus hallazgos, utilizando observaciones con el telescopio Keck II de Mauna Kea, Hawai en 2009 y 2010, en un artículo publicado en arXiv.org el 23 de noviembre.

Representación artística del sistema de la estrella HR 8799 que tiene 1,5 veces la masa de nuestro Sol

Marois se negó a discutir los detalles del artículo publicado, ya que está programado que se publique en un próximo número de la Nature.
Lo que está en cuestión es cómo se formaron estos gigantes. Los científicos tienen dos modelos principales para explicar la evolución de los planetas gigantes como los del sistema de HR 8799. Ambos arrancan con un disco de gas, polvo y hielo que rodea las estrellas jóvenes. En una proceso conocido como modelo de inestabilidad gravitacional, una gran masa de gas y polvo en el disco se fragmenta subitamente y se condensa, formando un planeta gigante de un solo golpe.
El otro modelo, conocido como acreción núclear, son necesarias dos fases. En primer lugar, las partículas de polvo en el disco se unen para formar un núcleo rocoso. A continuación, el núcleo atrae la mayor parte de los gases helio e hidrógeno del disco. Sin embargo, el centro debe formarse con la suficiente rapidez (unos 10 millones de años) para capturar el helio y el hidrógeno antes de que caigan en espiral hacia la estrella.
Los tres planetas exteriores, si se formaron donde habitan ahora, deberían haber sido formados por inestabilidad gravitacional. La acreción nuclear no funcionaría porque los mundos se habrían formado en la parte exterior del disco, que tiene algo de polvo, por eso tardaría demasiado en formarse un núcleo rocoso.
Por el contrario, el planeta más interno recién descubierto podría haberse formado por acreción nuclear. El equipo de Marois afirma que el planeta está demasiado cerca de su estrella madre como para haberse formado por inestabilidad gravitacional.
Sin embargo, Alan Boss del Instituto Carnegie para la Ciencia en Washington, DC, que desarrolló el modelo de inestabilidad gravitacional, no está de acuerdo con esta contundencia. "He venido publicando modelos durante 10 años mostrando que los modelos de [inestabilidad] del disco forman protoplanetas gaseosos a estas distancias e incluso más lejos y más aún", afirma Boss.
Los investigadores están "atrapados en una mentalidad de los que niegan la inestabilidad del disco," que creen que la parte interior de un disco de formación planetaria, debido a que se sitúa más cerca de la estrella madre, estaría demasiado caliente para fragmentarse, senala Boss. "Esto realmente es más una división religiosa que científica", añade.
Aunque al equipo de Marois no le gusta la idea de que tanto la acreción nuclear como la inestabilidad gravitacional funcionen en un mismo sistema, ambas procesos pueden ser posibles, afirma Sara Seager del MIT.
También existe la posibilidad, favorecida por Sean Raymond del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos, en Francia, de que los cuatro planetas migraran después de nacer. Las huella de esa migración, dice, es que los tres planetas que orbitan la estrella (el recién encontrado HR 8799e, junto con los planetas llamados d y c) es probable que tengan una sincronía orbital especial, según Marois y sus colaboradores. Cada vez que el planeta e describe 4 orbitas, el planeta d podría dar la vuelta dos veces y el planeta c una sola vez. Esta sincronía se logra más fácilmente si los planetas migraron desde sus posiciones originales.
La migración enturbia el escenario, afirma Seager, ya que hace más difícil vincular las propiedades de un disco de formación planetaria con el tipo de modelo de formación de planetas necesario para cada planeta en particular.
Independientemente de este debate, señala Raymond, "este tipo de sistema es excelente para [entender] la formación de planetas, porque nos recuerda que no sabemos tanto como quisiéramos, y por eso es un nuevo desafío."
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