Un tercio de las estrellas similares al Sol nacen con discos inclinados ✛
Una peonza inclinada sobre una mesa, alrededor de la cual gira un disco de polvo. Así se ve un sistema estelar joven donde el eje de rotación de la estrella y el plano del disco protoplanetario no coinciden. Hasta hace poco, los astrónomos no sabían con qué frecuencia se daba este fenómeno en la naturaleza. Ahora tenemos la respuesta: aproximadamente una de cada tres estrellas similares al Sol nace con un disco inclinado.
Un equipo de investigadores estudió 49 estrellas aisladas de tipo T Tauri, estrellas variables jóvenes de tipo solar con edades de 1 a 3 millones de años. Para cada sistema compararon la inclinación del eje de rotación de la estrella (oblicuidad, el ángulo entre el eje de rotación y el plano orbital) con la inclinación de la parte externa de su disco protoplanetario, observada en el rango milimétrico con el radiotelescopio ALMA. La inclinación de la estrella se determinó a partir de datos fotométricos de los telescopios espaciales TESS y K2: conociendo el período de rotación, la proyección de la velocidad de rotación y el radio, se puede calcular el ángulo bajo el cual vemos la estrella. El ángulo mínimo de desalineación Δi entre la estrella y el disco resultó ser en promedio de 17°, pero la distribución es amplia, desde 0° hasta 60°.
El resultado clave: según el criterio de significancia, 16 de los 49 sistemas (33±7%) se clasifican como inclinados. Esto significa que las inclinaciones primarias no son una rareza, sino un fenómeno común en las guarderías estelares. Además, no se encontró correlación entre la inclinación y la masa, la temperatura, el período de rotación o la inclinación del disco; la desalineación ocurre independientemente de estos parámetros. La distribución de ángulos recuerda cualitativamente a la distribución de las inclinaciones orbitales de los Júpiter calientes y templados en estrellas maduras, lo que sugiere una naturaleza común.
Este descubrimiento cambia nuestra visión de la formación de los sistemas planetarios. Antes, las inclinaciones orbitales de los exoplanetas se explicaban por interacciones gravitacionales tardías, como la migración de planetas gigantes o la influencia de estrellas compañeras. Ahora está claro que parte de las inclinaciones puede heredarse de las condiciones iniciales, cuando la estrella y el disco aún se están formando. Incluso la inclinación moderada del Sol (~6°) respecto al plano de las órbitas planetarias podría no ser consecuencia de una dinámica caótica, sino un recuerdo del nacimiento del Sistema Solar.
La perspectiva de este trabajo es la comparación directa de las inclinaciones primarias con las inclinaciones orbitales de planetas de período largo que serán descubiertos por los nuevos catálogos de Gaia. Si las distribuciones coinciden, la hipótesis del origen primario de las inclinaciones recibirá un fuerte respaldo. Por ahora, vemos por primera vez que la peonza y el disco de polvo a menudo nacen ya inclinados, y eso es la norma, no la excepción.
El Sol, a la edad de 5 millones de años, según los modelos evolutivos, tenía una temperatura efectiva de unos 3800 K y un tipo espectral aproximadamente K9, notablemente más frío que hoy. Su inclinación actual respecto al plano de los planetas (~6°) es bastante típica de las estrellas jóvenes de la muestra.
En la serie 'The Expanse' y en la novela de James S. A. Corey, las inclinaciones de las órbitas de asteroides y estaciones juegan un papel en la trama, pero allí son causadas por maniobras artificiales. Aquí se trata del nacimiento natural de las inclinaciones antes incluso de que se formen los planetas, un proceso que la ciencia ficción suele pasar por alto.