formación de planetesimales

Los astrónomos detectan planetas lejanos por el temblor de sus estrellas: un compañero invisible tira de la estrella hacia nosotros y luego nos aleja, y su luz cambia ligeramente de color. Pero ese temblor solo cuenta la mitad de la verdad.

En la superficie de la Luna y de los asteroides hay hoyos más pequeños que una cabeza de alfiler, pero con bordes fundidos y brillantes. Estas marcas las dejan meteoritos diminutos; sin embargo, a qué velocidad exacta se produce la fusión seguía sin estar claro.

En las frías profundidades del espacio flotan rocas más antiguas que la propia Tierra. Dentro de algunas de ellas se esconden diminutas esferas de vidrio: los cóndrulos. Se formaron cuando alrededor del joven Sol aún giraba un disco de gas y polvo. Los meteoritos carbonáceos Asuka 12236, Paris y Maribo han conservado estas esferas casi intactas.

El nacimiento de una luna es un accidente cósmico. Dos planetas jóvenes chocan y una nube de escombros incandescentes gira alrededor del mundo superviviente. De ese disco, como de arcilla en un torno de alfarero, con el tiempo se forma un satélite. Así apareció probablemente nuestra Luna.

Alrededor de una estrella recién encendida gira un remolino de polvo y gas. Ese remolino — el disco protoplanetario — crece absorbiendo materia de la nube circundante.

El borde del reflector. Basta con apagar la luz cegadora de la estrella central y aparece un teatro de sombras. El coronógrafo del JWST, como un denso telón, ocultó la estrella TW Hydrae, y en el escenario de 120 unidades astronómicas de largo (cuatro veces la distancia a Neptuno) cobró vida su disco de acreción.

Setenta y dos discos protoplanetarios — capullos giratorios de gas y polvo, repletos de polvo cósmico y gas — quedaron bajo la mira del instrumento MIRI a bordo del JWST.

Cerca de algunas estrellas jóvenes, donde recientemente terminó la formación estelar, no solo hay anillos de polvo, sino auténticos campos de batalla planetarios: discos de escombros extremos.

Cuando un planeta gigante crece, atrae gas hacia sí. Parte de ese gas gira a su alrededor formando un pequeño disco, llamado disco circumplanetario. Se cree que es en estos discos donde aparecen los satélites.

Con apenas dos millones de años, alrededor de la joven estrella CI Tau, gira un disco de gas y polvo: la cuna protoplanetaria.

El cosmos está atravesado por campos magnéticos. Los tienen las galaxias, las estrellas e incluso los vacíos casi vacíos (enormes regiones vacías entre cúmulos de galaxias). Normalmente se cree que los campos se amplifican a partir de campos 'semilla' débiles gracias a la turbulencia, como una dinamo.

El nacimiento de planetas se asemeja al trabajo de una fragua celestial. Bloques rocosos chocan y se fusionan entre sí. Un fuerte impacto provoca una chispa: la materia se calienta hasta brillar al rojo vivo, como el metal que se enfría. Simulaciones computacionales muestran que el destello es visible desde unos días hasta varios años, y en su punto máximo alcanza una décima parte de la luz solar.

La joven Tierra era una esfera hirviente de roca líquida, mientras que Theia, que chocó contra ella, ya se había enfriado y solidificado. Es como arrojar un trozo de mantequilla fría en una olla de sopa: la sopa salpica, pero la mantequilla apenas. Así, el interior terrestre salió despedido al espacio, formando una nube de polvo cósmico y escombros.

En el centro de una galaxia lejana, un agujero negro supermasivo está rodeado por un disco plano y giratorio de gas y polvo: un embudo gigante con materia cósmica. En este disco puede encontrarse un objeto compacto pequeño, por ejemplo, otro agujero negro de masa estelar.

Un guiso espeso se enfría lentamente en la olla. De repente, el fuego debajo se aviva y el guiso comienza a hervir, rompiéndose en muchos pequeños remolinos. Algo similar ocurre con el disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven cuando esta experimenta una erupción: una entrada repentina de material del disco hacia la estrella.

En el ensamblaje del Sistema Solar, como en un menú de degustación de alta cocina, la receta no siempre está fijada de antemano: a veces el último ingrediente se añade cuando el plato ya está al fuego.

Cuando el telescopio capta la luz de un lejano enana blanca, el espectrógrafo a veces detecta elementos pesados: calcio, hierro, magnesio. Estos metales no podrían permanecer en la tenue atmósfera del remanente estelar; son el rastro de escombros planetarios caídos recientemente.

En el corazón de la nebulosa del Águila, a unos 7000 años luz de nosotros, se alzan tres columnas gigantes de gas y polvo: los Pilares de la Creación. Su forma es familiar para muchos gracias a las imágenes del telescopio Hubble. Ahora, la cámara infrarroja del Webb ha permitido mirar dentro de estos densos capullos donde nacen las estrellas.

El censo cósmico ha fallado. El contable hace balance: en una columna, todos los planetas que los astrónomos han contado en la Galaxia; en la otra, las reservas de material de construcción en los capullos de polvo de las estrellas recién nacidas. Los números no cuadran.

Una estrella masiva colapsa y nace un agujero negro, rodeado por un disco de plasma incandescente. Para que de este disco emerjan estrechos chorros —jets—, se necesita un campo magnético ordenado. Pero en el interior de la estrella está enredado.

Un enorme disco giratorio de gas y polvo rodea a una estrella joven. En esta "maternidad" de planetas a menudo se ven anillos y huecos, como si un arado invisible hubiera trazado surcos. Por lo general, se asocian con planetas ya formados que, con su gravedad, despejan caminos.

Después del Big Bang, el universo se asemejaba a un globo fuertemente inflado: la presión impedía que la materia se comprimiera en grumos. Pero las hipotéticas partículas superpesadas — una especie de «pesos pesados» del micromundo — volvían el globo menos elástico por un instante.

Una estrella joven está rodeada por un disco plano y giratorio de gas y polvo, como masa de pizza que se hace girar. Dentro de ese disco nacen los planetas.

En un disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven, las partículas de polvo se comportan como granos de arena en una corriente de agua: el gas fluye más rápido, el polvo se queda atrás y entre ambos surge fricción. Esa fricción puede hacer oscilar las ondas magnéticas que recorren el disco.

Los sistemas planetarios jóvenes se parecen a una orquesta que acaba de empezar a ensayar: todos los músicos intentan tocar al mismo ritmo.

Alrededor de las estrellas jóvenes giran discos de gas y polvo: el material de construcción para futuros planetas. Dentro de estos discos, los granos de polvo no vuelan al azar: se alinean a lo largo de líneas invisibles por donde fluye el gas.

En las frías afueras del sistema solar, el agua se considera el principal material de construcción de los hielos. Pero en algunos cometas y cuerpos helados lejanos, la proporción de monóxido de carbono (CO) respecto al agua es inusualmente alta, como si de repente un helado tuviera demasiado jarabe.

Los planetas nacen del polvo. En el disco alrededor de una estrella joven, diminutas partículas de polvo chocan, se pegan y crecen poco a poco, como una bola de nieve que rueda montaña abajo. Pero hay un obstáculo: el gas del disco se mueve más rápido que el polvo y lo frena, impidiendo que se acumule en grumos grandes.

En el disco protoplanetario —la nube de gas y polvo que rodea a una estrella joven— las motas de polvo no se limitan a volar en círculos. Son arrastradas por la corriente de gas, como la arena por el viento, y a su vez modifican esa corriente.

Los granos de polvo en el disco alrededor de una estrella joven se agrupan, crecen y algún día se convertirán en planetas. Pero para saber cuánto material para planetas hay en cada disco, hay que medir su masa y su tamaño. No se puede pesar directamente una nube lejana: hay que inferirlo de la radiación del polvo.

La masa leuda más rápido si ya contiene levadura. De manera similar, las galaxias pudieron formarse más rápido si ya contenían agujeros negros.

El joven sistema solar parecía un gigantesco sitio de construcción: alrededor del Sol recién nacido giraba un disco de gas y polvo, y de ese polvo se fueron ensamblando poco a poco piedras, bloques y luego los embriones de los planetas: los planetesimales. Hoy, sus fragmentos caen a la Tierra en forma de meteoritos.

Hace 4 mil millones de años, la joven Tierra era bombardeada sin piedad por meteoritos, dejando cráteres. Las lluvias los llenaban de agua, formando pequeños estanques donde se acumulaban burbujas lipídicas.

Un planeta joven en un disco de gas se parece a un nadador que intenta nadar contra la corriente: la fricción con el gas lo frena y se acerca a la estrella en espiral. Para los planetas rocosos pequeños, esa caída puede llevar menos tiempo del que necesitan para crecer. Pero en el disco también hay corrientes opuestas: vórtices que pueden empujar al planeta hacia afuera.

El cuerpo helado Arrokoth se parece a un muñeco de nieve: dos esferas unidas entre sí. Hay muchos objetos de dos cabezas más allá de la órbita de Neptuno, en el cinturón de Kuiper. Durante mucho tiempo se pensó que se formaban por la colisión lenta de dos cuerpos separados. Una nueva simulación muestra otro camino.

La joven estrella PDS 66 está rodeada por un disco plano de gas y polvo, la cuna de futuros planetas. En las frías regiones exteriores de un disco así, el silicio y el azufre suelen estar ocultos en los granos de polvo, pero los astrónomos han observado una brillante mancha de gas a unas 60 unidades astronómicas de la estrella.

El polvo alrededor de la joven estrella CVSO 1942 se encendió como una bombilla que se enciende a máxima potencia.

El meteorito Murchison, que cayó en Australia en 1969, guarda motas de polvo más antiguas que el sistema solar. Entre ellas hay diminutos granos de grafito de menos de una milésima de milímetro. En cinco de esos granos se encontró el isótopo estroncio-84: sus átomos son un poco más ligeros que los del estroncio común.

Alrededor de las estrellas jóvenes giran nubes planas de gas y polvo, de las que luego se forman los planetas. Para que la materia en un disco así se aglutine en grumos, debe mezclarse constantemente. Pero, ¿qué hace que el gas se mueva de forma caótica si por sí mismo está en calma?

Alrededor de una estrella joven gira un disco plano de gas y polvo: el material futuro para los planetas. La estrella lo calienta con radiación ultravioleta, y el gas de la superficie del disco escapa al espacio, como el agua de un charco bajo el sol.