La visión convencional de la formación del sistema solar ha sido durante mucho tiempo que los planetas son simplemente subproductos de la formación estelar. La idea es que las nubes moleculares densas y frías colapsen en discos giratorios de gas y polvo a partir de los cuales se forman estrellas y planetas en relativo aislamiento.
Los desencadenantes del colapso de tales nubes que forman estrellas abarcan toda la gama: todo, desde la propia gravedad de la nube; ondas de choque generadas por supernovas cercanas; o incluso colisiones con otras nubes moleculares. Es un proceso casi tan antiguo como el tiempo mismo y es un escenario que nuestra propia estrella enana amarilla G-2 probablemente siguió hace unos 4.560 millones de años.
Pero un nuevo artículo que se publicará en The Astrophysical Journal señala que la entrada continua de gas y polvo del medio interestelar (ISM) juega un papel mucho más importante en la formación de sistemas planetarios de lo que se pensaba anteriormente. El artículo se basa en simulaciones y cálculos por computadora, pero está motivado por nuevas observaciones de ALMA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array del Observatorio Europeo Austral con sede en el norte de Chile.
ALMA ha descubierto evidencia de material que cae sobre discos protoplanetarios en varias regiones cercanas de formación de estrellas, me dijo por correo electrónico Andrew Winter, autor principal del artículo y astrónomo del Observatorio de la Costa Azul de Francia. Esto sugiere que el proceso es común.
Los modelos convencionales para la formación de planetas suponen que se forma un disco protoplanetario durante el colapso protoestelar y luego los planetas crecen a partir del material del sistema de disco estelar aislado, escriben los autores. Pero demostramos que la acumulación del ISM es un proceso importante para impulsar la evolución del disco protoplanetario, señalan los autores.
El material del disco se repone constantemente a lo largo de su vida útil, escriben. De hecho, los autores estiman que entre el 20 y el 70 por ciento de los discos están compuestos principalmente de material capturado en la mitad más reciente de su vida, escriben los autores.
Un punto clave del artículo es que estos sistemas planetarios jóvenes están inextricablemente conectados al medio interestelar de maneras que hasta ahora no se habían apreciado.
Generalmente se supone que estos discos se forman muy temprano, al mismo tiempo que la estrella joven, y luego evolucionan de forma aislada, afirma Winter. En este artículo mostramos que, a diferencia de lo habitual, el material del disco se repone constantemente capturando nuevo gas y polvo del ISM, afirma.
El material capturado se repone mediante la turbulencia del ISM en una amplia gama de escalas, desde la galáctica (muchas decenas de miles de años luz de diámetro) hasta la escala de discos individuales del orden de varios cientos de kilómetros Tierra-Sol.
Alimentando el disco
El material ISM alimenta continuamente el disco y también puede «agitar» el disco (agregando energía cinética), y la turbulencia resultante en el disco puede cambiar la forma en que el polvo crece para formar planetas, dice Winter. Esto significa que el tipo de planetas que se forman probablemente depende de la densidad del ISM que rodea a la estrella, dice.
Por lo tanto, la imagen de la formación de planetas ha cambiado, porque el entorno de la estrella sigue siendo importante incluso después del colapso de esta nube molecular, afirma Winter. Todos los procesos que ayudan al planeta a crecer a partir del polvo pueden verse influenciados por el gas que cae, y esto vincula directamente el proceso de formación del planeta con el entorno externo, afirma.
Material que cae
La caída de material en el disco se ha inferido en varios sistemas planetarios jóvenes y, si es lo suficientemente rápida, podría causar una inestabilidad gravitacional, lo que significa el rápido colapso del material para formar planetas o incluso estrellas pequeñas, dice Winter.
Esta influencia se vuelve menos importante a medida que la estrella envejece; principalmente porque la estrella se «desacopla» de la región de mayor densidad en la que se forma, dice. Esta es la razón por la que las estrellas maduras como nuestro Sol no capturan constantemente material nuevo, dice Winter.
El gas y el polvo interestelares podrían marcar una gran diferencia. Tal vez una mayor o menor caída de gas podría dar lugar a las grandes diferencias que vemos entre los sistemas planetarios, dice Winter.
¿La línea de fondo?
Si el ISM impulsa la evolución del disco, esto representa un cambio considerable de dirección para la teoría del disco protoplanetario, que se ha centrado en gran medida en procesos que operan en un sistema de disco estelar aislado, dice Winter. Las consecuencias de esta nueva imagen de la evolución del disco son de gran alcance y se relacionan con cada etapa de la formación de los planetas, afirma.