La carrera contra el reloj de los planetas: el telescopio Webb observa cómo se esfuma el gas antes de que terminen de formarse

El Telescopio Espacial James Webb ha revelado una carrera contra el tiempo en la formación de planetas: los vientos estelares expulsan el gas de los discos protoplanetarios mientras los mundos aún están creciendo, lo que limita drásticamente la ventana para que emerjan gigantes gaseosos similares a Júpiter.

La investigación utilizó datos del Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del JWST para detectar moléculas de hidrógeno y neón ionizado en estos discos. Los resultados muestran un patrón inesperado pero coherente: el hidrógeno molecular se detectó en 66 de los 72 sistemas, mientras que el neón ionizado aparecía en 40 de ellos. Estos hallazgos revelan un mecanismo de dispersión complejo y dinámico.

Dos fases de vientos: de lo magnético a lo radiativo

Al principio, potentes vientos magnéticos generados por el campo magnético de la estrella joven lanzan material hacia el espacio en forma de jets estrechos y rápidos. Estos vientos magnéticos son especialmente destructivos porque pueden extraer material del disco interno, donde se encuentran los núcleos planetarios en desarrollo.

Con el tiempo, el sistema envejece y los vientos magnéticos se debilitan. Entonces entra en juego un segundo mecanismo: la fotoevaporación, impulsada por la radiación ultravioleta y de rayos X emitida por la estrella. Este proceso genera vientos más lentos pero más extensos que pueden drenar el reservorio exterior del disco, el gas que los planetas en crecimiento necesitan para acumular sus enormes atmósferas.

Este cambio de mecanismos es crucial para entender la arquitectura final de los sistemas planetarios. Un planeta en formación debe acumular una atmósfera de hidrógeno y helio mientras el disco aún contiene suficiente gas. Si los vientos dispersan ese material antes de que el núcleo planetario crezca lo bastante, el resultado será un mundo rocoso o helado más pequeño, no un gigante gaseoso.

Una película de 72 fotogramas del nacimiento planetario

La estrategia de investigación fue ingenua: en lugar de observar un único sistema durante millones de años, los astrónomos utilizaron las 72 observaciones de sistemas a diferentes edades como fotogramas de una película. Cada sistema representa una etapa distinta del desarrollo temprano, permitiendo reconstruir la evolución completa del proceso de dispersión de gas.

El hidrógeno molecular y el neón ionizado actúan como trazadores químicos de estos vientos. El hidrógeno es sensible a temperaturas más bajas y se destruye en ambientes más calientes, por lo que marca los vientos más anchos y moderados. El neón, en cambio, solo brilla en el infrarrojo cuando está ionizado por radiación de alta energía, revelando exactamente dónde actúa la fotoevaporación. Los datos confirmaron predicciones teóricas previas.

El siguiente objetivo del equipo es determinar exactamente cuánto gas extrae cada tipo de viento durante cada fase y de qué región del disco proviene ese material. Estas mediciones permitirán a los astrónomos comprender no solo la velocidad a la que se cierra la ventana de formación planetaria, sino también dónde se pueden formar diferentes tipos de planetas dentro del disco antes de que desaparezca su materia prima.

Para quienes contemplan nuestro propio sistema solar, estos hallazgos ofrecen una perspectiva humillante: nuestro Sol hace 4.500 millones de años estuvo rodeado de un disco similar, rico en gas, donde Júpiter, Saturno y todos nuestros planetas tuvieron que formarse en una ventana limitada antes de que los vientos estelares borraran todo rastro de ese material primordial.