El telescopio James Webb encuentra seis planetas errantes

El telescopio Webb halla más pistas sobre el nacimiento de los sistemas solares con seis nuevos mundos errantes que no están ligados a ninguna estrella

El telescopio espacial James Webb ha detectado seis probables mundos errantes (rogue worlds), objetos con masas similares a las de los planetas pero que no están ligados a la gravedad de ninguna estrella, incluido el más ligero jamás identificado con un disco polvoriento a su alrededor.

Los escurridizos objetos ofrecen nuevas pruebas de que los mismos procesos cósmicos que dan origen a las estrellas también pueden desempeñar un papel común en la creación de objetos sólo ligeramente mayores que Júpiter.

«Estamos sondeando los límites del proceso de formación estelar», afirma Adam Langeveld, autor principal y astrofísico de la Universidad Johns Hopkins. «Si tenemos un objeto que parece un Júpiter joven, ¿es posible que se haya convertido en una estrella en las condiciones adecuadas? Se trata de un contexto importante para comprender tanto la formación de estrellas como la de planetas».

Los hallazgos proceden del sondeo más profundo realizado por Webb de la joven nebulosa NGC1333, un cúmulo de formación estelar situado a unos mil años-luz de distancia en la constelación de Perseo. Una nueva imagen del sondeo publicada hoy por la Agencia Espacial Europea muestra NGC1333 brillando con espectaculares muestras de polvo y nubes interestelares. Se ha aceptado la publicación en The Astronomical Journal de un artículo en el que se detallan los resultados del sondeo.

Los datos de Webb sugieren que los mundos descubiertos son gigantes gaseosos de 5 a 10 veces más masivos que Júpiter. Esto significa que se encuentran entre los objetos de menor masa jamás descubiertos que han crecido a partir de un proceso que generalmente produciría estrellas y enanas marrones, objetos a caballo entre las estrellas y los planetas que nunca inician la fusión del hidrógeno y se desvanecen con el tiempo.

«Hemos utilizado la sensibilidad sin precedentes de Webb en longitudes de onda infrarrojas para buscar los miembros más débiles de un cúmulo estelar joven, tratando de responder a una pregunta fundamental en astronomía: ¿cuán ligero puede ser un objeto para formarse como una estrella?», explica Ray Jayawardhana, astrofísico y autor principal del estudio. «Resulta que los objetos flotantes más pequeños que se forman como estrellas coinciden en masa con exoplanetas gigantes que giran alrededor de estrellas cercanas».

Las observaciones del telescopio no revelaron ningún objeto de masa inferior a cinco Júpiter a pesar de poseer sensibilidad suficiente para detectar tales cuerpos. Esto es un claro indicio de que cualquier objeto estelar más ligero que este umbral tiene más probabilidades de formarse como lo hacen los planetas, concluyen los autores.

«Nuestras observaciones confirman que la naturaleza produce objetos de masa planetaria al menos de dos formas distintas: a partir de la contracción de una nube de gas y polvo, tal y como se forman las estrellas, y en discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes, como ocurrió con Júpiter en nuestro propio sistema solar», afirma Jayawardhana.

El más intrigante de los objetos sin estrella es también el más ligero, con una masa estimada de cinco Júpiter (unos 1.600 terrestres). La presencia de un disco polvoriento significa que el objeto se formó casi con toda seguridad como una estrella, ya que el polvo espacial suele girar alrededor de un objeto central en las primeras etapas de la formación estelar, explicó Langeveld, investigador postdoctoral del grupo de Jayawardhana.

Los discos también son un requisito previo para la formación de planetas, lo que sugiere que las observaciones también pueden tener implicaciones importantes para los posibles «mini» planetas.

Según Aleks Scholz, coautor del estudio y astrofísico de la Universidad de St Andrews, «estos objetos diminutos con masas comparables a las de los planetas gigantes podrían ser capaces de formar sus propios planetas». «Podría tratarse de un vivero de un sistema planetario en miniatura, a una escala mucho menor que nuestro sistema solar».

Utilizando el instrumento NIRISS de Webb, los astrónomos midieron el perfil de luz infrarroja (o espectro) de cada objeto en la porción observada del cúmulo estelar y reanalizaron 19 enanas marrones conocidas. También descubrieron una nueva enana marrón con una compañera de masa planetaria, un hallazgo poco común que desafía las teorías sobre cómo se forman los sistemas binarios.

«Es probable que esta pareja se formara del mismo modo que los sistemas binarios, a partir de una nube que se fragmenta al contraerse», explica Jayawardhana. «La diversidad de sistemas que ha producido la naturaleza es notable y nos empuja a refinar nuestros modelos de formación de estrellas y planetas».

Los mundos rebeldes pueden originarse a partir del colapso de nubes moleculares que carecen de la masa necesaria para la fusión nuclear que impulsa a las estrellas. También pueden formarse cuando el gas y el polvo de los discos que rodean a las estrellas se fusionan en orbes planetarios que acaban siendo expulsados de sus sistemas estelares, probablemente debido a interacciones gravitatorias con otros cuerpos.

Estos objetos flotantes difuminan las clasificaciones de los cuerpos celestes porque sus masas se solapan con las de gigantes gaseosos y enanas marrones. Aunque estos objetos se consideran raros en la Vía Láctea, los nuevos datos del Webb muestran que representan alrededor del 10% de los cuerpos celestes del cúmulo estelar estudiado.

En los próximos meses, el equipo estudiará más atmósferas de estos tenues objetos y las comparará con las de enanas marrones y planetas gigantes gaseosos más pesados. También se les ha concedido tiempo en el telescopio Webb para estudiar objetos similares con discos polvorientos para explorar la posibilidad de formar mini sistemas planetarios parecidos a las numerosas lunas de Júpiter y Saturno.

El Deep Spectroscopic Survey for Young Brown Dwarfs and Free-Floating Planets utilizó el instrumento Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) del telescopio espacial James Webb, una colaboración entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense.

REFERENCIA

The JWST/NIRISS Deep Spectroscopic Survey for Young Brown Dwarfs and Free-Floating Planets

Foto: Nueva imagen del estudio espectroscópico de NGC1333 realizado por el telescopio espacial James Webb. Crédito: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Scholz, K. Muzic, A. Langeveld, R. Jayawardhana