Webb descubre seis nuevos ‘mundos rebeldes’ que aportan pistas sobre la formación de estrellas

Los planetas rebeldes, u objetos de masa planetaria que flotan libremente (FFPMO), son objetos del tamaño de un planeta que se formaron en el espacio interestelar o fueron parte de un sistema planetario antes de que las perturbaciones gravitacionales los expulsaran.

Desde que se observaron por primera vez en el año 2000, los astrónomos han detectado cientos de candidatos que no están vinculados a ninguna estrella en particular y flotan a través del medio interestelar (ISM) de nuestra galaxia. De hecho, algunos científicos estiman que podría haber hasta 2 billones de planetas errantes (o más) vagando por la Vía Láctea.

En noticias recientes, un equipo de astrónomos que trabaja con el telescopio espacial James Webb (JWST) anunció el descubrimiento de seis candidatos a planetas errantes en un lugar inesperado. Los planetas, que incluyen el planeta errante más ligero jamás identificado (con un disco de escombros a su alrededor), fueron descubiertos durante el estudio más profundo del Webb de la joven nebulosa NGC 1333, un cúmulo de formación estelar a unos mil años luz de distancia en la constelación de Perseo. Estos planetas podrían enseñar a los astrónomos mucho sobre el proceso de formación de estrellas y planetas.

El equipo estuvo dirigido por Adam Langeveld, investigador científico adjunto del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Johns Hopkins (JHU). El artículo que detalla los hallazgos del estudio ha sido aceptado para su publicación en El diario astronómico y actualmente se encuentra disponible en el arXiv servidor de preimpresión.

La mayoría de los planetas rebeldes detectados hasta la fecha se descubrieron mediante microlente gravitacional, mientras que otros se detectaron mediante imágenes directas. El primer método se basa en «eventos de lente», donde la fuerza gravitacional de objetos masivos altera la curvatura del espacio-tiempo a su alrededor y amplifica la luz de objetos más distantes. El segundo consiste en detectar enanas marrones (objetos que se encuentran a caballo entre los planetas y las estrellas) y planetas masivos directamente detectando la radiación infrarroja producida dentro de sus atmósferas.

En su artículo, el equipo describe cómo se produjo el descubrimiento durante un estudio espectroscópico extremadamente profundo de NGC1333. Utilizando datos del generador de imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija (NIRISS) del Webb, el equipo midió el espectro de cada objeto en la parte observada del cúmulo estelar. Esto les permitió volver a analizar los espectros de 19 enanas marrones observadas previamente y condujo al descubrimiento de una nueva enana marrón con un compañero de masa planetaria.

Esta última observación fue un hallazgo poco común que ya desafía las teorías sobre cómo se forman los sistemas binarios. Pero lo realmente sorprendente fue la detección de seis planetas con entre cinco y diez veces la masa de Júpiter (también conocidos como superjúpiter).

Esto significa que estos seis candidatos se encuentran entre los planetas rebeldes de menor masa jamás encontrados que se formaron a través del mismo proceso que las enanas marrones y las estrellas. Este era el propósito del estudio Deep Spectroscopic Survey for Young Brown Dwarfs and Free-Floating Planets, que tenía como objetivo investigar objetos masivos que no son lo suficientemente grandes como para convertirse en estrellas.

El hecho de que las observaciones de Webb no revelaran objetos inferiores a cinco masas de Júpiter (lo que es lo suficientemente sensible para detectar) es un fuerte indicio de que los objetos estelares más ligeros tienen más probabilidades de formarse del mismo modo que los planetas.

El autor principal Langeveld dijo en una declaración publicada por la nueva fuente de JHU (The Hub):

«Estamos investigando los límites del proceso de formación de estrellas. Si tenemos un objeto que se parece a un Júpiter joven, ¿es posible que se haya convertido en una estrella en las condiciones adecuadas? Este es un contexto importante para comprender la formación de estrellas y planetas».

El más intrigante de los planetas rebeldes era también el más ligero: se calcula que tenía cinco veces la masa de Júpiter (unas 1.600 Tierras). Dado que el polvo y el gas suelen caer en un disco durante las primeras etapas de la formación estelar, la presencia de este anillo de escombros alrededor del planeta sugiere firmemente que se formó de la misma manera que las estrellas.

Sin embargo, los sistemas planetarios también se forman a partir de discos de escombros (también conocidos como discos circunsolares), lo que sugiere que estos objetos podrían ser capaces de formar sus propios satélites. Esto sugiere que estos planetas masivos podrían ser una guardería para un sistema planetario en miniatura, como nuestro sistema solar, pero a una escala mucho más pequeña.

El rector de la Universidad Johns Hopkins, Ray Jayawardhana, astrofísico y autor principal del estudio (que también dirige el grupo de investigación) afirmó: «Resulta que los objetos más pequeños que flotan libremente y que se forman como estrellas se superponen en masa con exoplanetas gigantes que giran alrededor de estrellas cercanas. Es probable que un par de ellos se formara como lo hacen los sistemas binarios de estrellas, a partir de una nube que se fragmenta al contraerse. La diversidad de sistemas que ha producido la naturaleza es notable y nos empuja a refinar nuestros modelos de formación de estrellas y planetas…

«Nuestras observaciones confirman que la naturaleza produce objetos de masa planetaria de al menos dos maneras diferentes: mediante la contracción de una nube de gas y polvo, como se forman las estrellas, y en discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes, como lo hizo Júpiter en nuestro propio sistema solar».

En los próximos meses, el equipo planea utilizar el Webb para realizar estudios de seguimiento de las atmósferas de estos planetas rebeldes y compararlas con las de las enanas marrones y los gigantes gaseosos. También planean buscar en la región de formación estelar otros objetos con discos de escombros para investigar la posibilidad de que existan minisistemas planetarios.

Los datos que obtengan también ayudarán a los astrónomos a refinar sus estimaciones sobre el número de planetas rebeldes en nuestra galaxia. Las nuevas observaciones del Webb indican que dichos cuerpos representan aproximadamente el 10% de los cuerpos celestes en el cúmulo en cuestión.

Las estimaciones actuales sitúan el número de estrellas en nuestra galaxia entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas y el número de planetas entre 800.000 y 3,2 billones. Si se considera el 10%, esto indicaría que existen entre 90.000 y 360.000 millones de mundos extraviados flotando en el espacio. Como hemos explorado en artículos anteriores, es posible que algún día podamos explorar algunos de ellos, y nuestro Sol incluso podría capturar algunos.