Desierto de Atacama (Chile).- Desde que el radiotelescopio ALMA capturó en 2014 la imagen de HL Tau, una joven estrella rodeada de anillos y vacíos sorprendentes, la comunidad astronómica se ha enfrentado a un misterio que desafía las teorías clásicas sobre la formación planetaria. ¿Cómo es posible que un sistema estelar tan joven muestre estructuras tan complejas?
El debate se intensificó en 2018, cuando el sondeo DSHARP reveló que estos patrones eran comunes en muchos discos protoplanetarios, cuestionando si realmente los planetas eran los responsables. Ahora, un equipo de investigación liderado por el argentino Santiago Orcajo aporta una de las pruebas más sólidas hasta la fecha a favor de esta hipótesis.
Usando datos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y simulaciones avanzadas con los modelos PlanetaLP y Radmc-3D, el grupo del Instituto de Astrofísica de La Plata (CONICET y Universidad Nacional de La Plata) ha podido describir la evolución de estos discos en cinco etapas distintas.
Los resultados, recientemente presentados, respaldan con fuerza la idea de que los planetas en formación son los causantes de los anillos, vacíos y cavidades que observamos, incluso en los sistemas estelares más jóvenes.
Los discos protoplanetarios, compuestos por gas y polvo, son el ambiente donde nacen los planetas. Comprender cómo evolucionan es fundamental para desentrañar el origen de sistemas como el nuestro. La imagen de HL Tau, con su simetría casi perfecta, desconcertó a los astrónomos: en una estrella con apenas un millón de años —un parpadeo en términos cósmicos— ya se veían señales de un sistema planetario en ciernes.
Con la llegada del proyecto DSHARP de ALMA en 2018, se descubrió que estructuras similares eran frecuentes, lo que planteó dos posibilidades: o los planetas se forman mucho más rápido de lo que se pensaba, o hay otros mecanismos capaces de generar esas formas.
La duda persistió hasta que en 2021 el proyecto ODISEA propuso una hipótesis interesante: que los discos podrían clasificarse según una secuencia evolutiva de cinco etapas. Sin embargo, esta propuesta era mayormente teórica. La novedad actual es que el equipo de Orcajo ha conseguido, por primera vez, simular cada una de esas etapas de manera coherente con las observaciones reales.
La secuencia evolutiva propuesta agrupa a los discos en fases que van desde estructuras muy jóvenes y lisas hasta sistemas más maduros con cavidades de polvo marcadas. En las primeras fases (etapa I1), los discos carecen de subestructuras evidentes.
A medida que los protoplanetas crecen, su gravedad comienza a esculpir vacíos y formar anillos (etapas II2 y III3), indicando la presencia de planetas gigantes en formación, incluso a vastas distancias de sus estrellas madre. Finalmente, en las etapas IV4 y V5, los discos presentan cavidades más grandes y una clara evolución en su estructura debido a su interacción prolongada con planetas en formación.
Uno de los factores clave en este proceso es la influencia de los planetas gigantes sobre el polvo milimétrico dentro del disco. Estas masas en crecimiento no solo abren caminos en el gas circundante, sino que también crean barreras de presión que concentran el polvo en anillos bien definidos.
Las simulaciones numéricas del equipo de Orcajo no solo reprodujeron estos efectos, sino que también ajustaron configuraciones para explicar casos observados, como el disco Elias 2-24. A través de múltiples pruebas, lograron mostrar cómo distintas combinaciones de masas y órbitas planetarias pueden dar lugar a los patrones observados por ALMA.
Según explicó el propio Orcajo, “el código PlanetaLP permite encontrar configuraciones posibles de planetas que, luego de miles de años de evolución, generan discos muy similares a los que observamos con ALMA”. Esta capacidad de reproducir no solo un caso, sino toda una secuencia evolutiva, representa un avance significativo para el campo de la astrofísica planetaria.
Los resultados también reafirman la importancia de ALMA como herramienta de observación. Antonio Hales, astrónomo del observatorio y coautor del estudio, destaca que este tipo de trabajos “revalida uno de los descubrimientos más icónicos de ALMA”, al demostrar que estamos presenciando no solo discos, sino el propio proceso de formación planetaria en tiempo real.
Sin embargo, el estudio también señala los límites actuales del conocimiento. Si bien es evidente que los planetas gigantes pueden formarse más rápido de lo que antes se creía, aún queda sin resolver cómo ocurre este proceso con tanta eficiencia a distancias tan grandes del centro estelar. Además, el reto de detectar exoplanetas en discos más ligeros sigue siendo una meta lejana, pero clave para entender cómo se formaron sistemas como el nuestro.
Con cada nueva simulación y cada nueva imagen de ALMA, los astrónomos se acercan un poco más a una teoría integral de la formación planetaria. Gracias al trabajo de equipos como el liderado por Orcajo, lo que antes parecía una anomalía —como la imagen de HL Tau— ahora se perfila como una ventana privilegiada al mismísimo origen de los mundos.
