Unos astrónomos que han estudiado el famoso sistema planetario de PDS 70 han encontrado nuevas pistas que apuntan a que un tercer planeta podría estar formándose en la región más interna del sistema. En vez de detectar el planeta directamente, los investigadores lo han inferido a partir de la detección de dos acumulaciones de polvo muy brillantes que parecen compartir la misma órbita. Esta configuración tan peculiar es la esperada cuando un planeta en formación atrapa material en regiones estables de su órbita, conocidas como puntos de Lagrange.
Situado a unos 370 años-luz de la Tierra, PDS 70 es uno de los sistemas planetarios más extraordinarios que conocemos. Fue el primer sistema en el que se obtuvieron imágenes directas de dos planetas gigantes en formación, inmersos en el disco que rodea a su joven estrella. Estas observaciones han convertido a PDS 70 en un laboratorio único para comprender cómo se forman los sistemas planetarios, incluido nuestro sistema solar.
Utilizando el instrumento SPHERE, instalado en el conjunto de telescopios VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral (ESO), un equipo internacional liderado por la investigadora Olga Balsalobre Ruza, del Centro de Astrobiología (CAB), entidad mixta del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), en España, ha obtenido algunas de las imágenes más profundas y de mayor resolución de entre todas las tomadas hasta la fecha de las regiones internas de PDS 70. Las observaciones revelaron de forma consistente dos estructuras de polvo que parecen compartir la misma órbita, y están situadas a unas 13 unidades astronómicas de la estrella (13 veces la distancia entre la Tierra y el Sol).
Las dos acumulaciones de polvo están separadas unos 120 grados a lo largo de su órbita, exactamente la geometría esperada si estuvieran situadas en los dos puntos estables de Lagrange, dos regiones gravitacionalmente estables que se encuentran por delante y por detrás de un planeta en la misma órbita alrededor de su estrella. Si esta interpretación es correcta, un tercer planeta permanecería oculto entre las dos aglomeraciones de polvo detectadas. En nuestro propio sistema solar encontramos un ejemplo muy conocido: miles de asteroides troyanos están atrapados en estas regiones de la órbita de Júpiter alrededor del Sol.
Una nueva metodología para descubrir planetas recién nacidos
Si se confirma que el polvo coorbital delata la presencia de un planeta, estas observaciones podrían abrir una nueva vía para descubrir sistemas planetarios en el momento en que se están formando. «Detectar estos sistemas es un reto, ya que los planetas jóvenes están inmersos en discos de gas y polvo que pueden ocultar su luz. Por eso, incluso los telescopios más potentes del mundo tienen dificultades para detectarlos», señala Nuria Huélamo, coautora del descubrimiento. El nuevo estudio plantea una estrategia diferente: en lugar de buscar directamente el planeta, buscar las huellas gravitatorias que deja en el disco que rodea a la estrella.
Desde hace tiempo, las simulaciones numéricas predicen que los planetas inmersos en discos de gas y polvo pueden atrapar material en sus puntos de Lagrange, creando concentraciones de polvo estables que comparten su órbita. Sin embargo, hasta ahora apenas se han encontrado evidencias observacionales de este proceso. Las dos acumulaciones de polvo descubiertas en PDS 70 ofrecen un caso especialmente interesante: su ubicación no solo apunta a la posible presencia de un planeta oculto entre ellas, sino que además permite predecir el lugar aproximado donde debería encontrarse.
Esta predicción brindó al equipo científico una oportunidad única para comprobar la hipótesis del planeta oculto. Utilizando GRAVITY, un instrumento del VLTI (Very Large Telescope Interferometer) del ESO capaz de estudiar regiones extremadamente próximas a las estrellas, los investigadores apuntaron al lugar donde, según la distribución del polvo, debería encontrarse el planeta. Allí detectaron una señal muy débil, compatible con la presencia de un planeta gigante de unas tres veces la masa de Júpiter. Si bien la señal aún no es lo suficientemente robusta como para confirmar el descubrimiento, su ubicación respalda la interpretación del polvo coorbital y, sobre todo, ofrece una evidencia convincente para seguir buscando el tercer planeta.
Las observaciones futuras serán decisivas para determinar si la señal marginal detectada con GRAVITY corresponde realmente al planeta cuya presencia predice la distribución del polvo. Si se confirma, las implicaciones del descubrimiento podrían ir mucho más allá de PDS 70. «El polvo coorbital podría convertirse en una nueva herramienta para descubrir planetas durante las primeras etapas de su formación, permitiéndonos utilizar estas estructuras para revelar mundos que todavía no podemos observar directamente», concluye Olga Balsalobre Ruza. En algunos casos, podríamos llegar a detectar las huellas de un planeta recién nacido antes de ser capaces de observar el propio planeta.
Este estudio es también un ejemplo de cómo la teoría, las observaciones y el desarrollo tecnológico pueden combinarse para hacer posibles nuevos descubrimientos. «El material coorbital podría haber desempeñado un papel importante en la habitabilidad de la Tierra. Comprender cómo se acumula y queda atrapado, como probablemente estamos observando en PDS 70, puede ayudarnos a entender mejor cómo se distribuyó el material en nuestro propio sistema solar y su papel en la formación de mundos potencialmente habitables», concluye Jorge Lillo-Box, también coautor del estudio.
El estudio se titula “Two inner dust clumps in PDS 70: A third protoplanet traced by trojan material or a substructured inner disk?”. Y se ha publicado en la revista académica Astronomy & Astrophysics.
El Centro de Astrobiología (CAB), creado en 1999, fue el primer centro del mundo dedicado específicamente a la investigación astrobiológica y el primer centro no estadounidense asociado al NAI (NASA Astrobiology Institute), actualmente NASA Astrobiology Program.
