Emol | Planetas errantes

Escrito por Dante Minniti, director del Instituto de Astrofísica UNAB

Este mes el telescopio espacial James Webb tomó imágenes de planetas errantes en la Nebulosa de Orión, lo que es un tema apasionante. Hay dos clases de planetas en el universo: los que orbitan alrededor de estrellas y los errantes, que no están ligados a ninguna estrella.

De los primeros tenemos ejemplos concretos como son los planetas del sistema solar y otros planetas extrasolares descubiertos orbitando estrellas cercanas. Ustedes han visto que continuamente hay nuevos descubrimientos del tipo extrasolar como las Supertierras, los Jupiters calientes, etc., porque esos salen en las noticias casi semanalmente (ver la columna de EMOL del Prof. Claudio Cáceres del mes pasado).

Sin embargo, sobre los segundos no sabemos nada de nada, por eso los planetas errantes casi nunca salen en las noticias, así que muy poca gente conoce de su existencia. (No se lo cuenten a nadie, pero somos tan ignorantes sobre esa clase de planetas que ni siquiera hay consenso sobre cómo llamarlos). Han sido denominados planetas: flotantes, errantes, interestelares, vagabundos, aislados, huérfanos, itinerantes, sin estrellas, nómades, sub-enanas marrones, etc. Sabemos que son difíciles de detectar, porque al no ser estrellas, entonces no emiten luz visible. Son tan difíciles de ver que podría haber una gran población de planetas errantes en nuestra galaxia. Algunos autores proponen que podrían haber más de este tipo de mundos que estrellas en la galaxia, incluso hasta unos 10 de ellos… por cada estrella.

Lamentablemente estos objetos son tan pero tan débiles que es imposible observarlos directamente con observaciones ópticas. Hay un método indirecto para detectarlos, qué es la búsqueda de microlentes gravitacionales, pero como esos eventos son de duración tan corta es muy complicado hacer ese tipo de búsquedas desde la Tierra. Tenemos que esperar los telescopios espaciales de la nueva generación como el Telescopio Espacial Nancy Roman, que está en construcción y será lanzado a finales del año 2026. Los microlentes gravitacionales permiten estimar las masas de planetas errantes muy distantes, pero la gran desventaja es que son detecciones indirectas y además los eventos son irrepetibles, lo que restringe mucho su seguimiento y caracterización.

Otro método mucho más directo para encontrar planetas errantes es buscarlos en asociaciones estelares jóvenes, para poder atraparlos antes que se enfríen hacia la invisibilidad. Esos planetas errantes jóvenes que tienen menos de unos 20 millones de años pueden ser detectados directamente con observaciones en el infrarrojo.

Es por todo lo anterior que algunos de los científicos del CATA, que nos dedicamos a explorar estos mundos desconocidos, hemos puesto nuestra mirada en planetas errantes del cielo Sur ubicados en las constelaciones del Centauro y de la Cruz del Sur. Esta búsqueda se basa en una exploración profunda usando nuestras imágenes VVV infrarrojas de gran campo obtenidas con el telescopio VISTA del Observatorio ESO Paranal. Como muchos proyectos de astronomía, este es un trabajo colaborativo de varios años. Este es un grupo internacional liderado por el profesor Claudio Caceres (UNAB-CAT) y la Dra. Andrea Mejías (Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile), usando herramientas de machine learning/inteligencia artificial desarrolladas por Paolo Soto, diplomado en Astronomía y director ejecutivo de la compañía Landscape SpA (este es otro ejemplo más de cómo se complementa nuestra ciencia con la empresa).

Nuestra estrategia es seleccionar pares de objetos rojos muy débiles que se mueven juntos de manera determinada entre los cientos de millones de estrellas disponibles. Así fue como descubrimos una docena de candidatos de planetas errantes binarios. Pero con estos descubrimientos interesantes comienza el verdadero trabajo para consolidar el conocimiento científico. Esos son candidatos, todavía, que necesitan ser explorados en detalle usando observaciones con telescopios más potentes, para tratar de medir sus propiedades más importantes (distancia, edad, temperatura, masa, etc.).

El origen de los planetas errantes también es incierto, ya que se han propuesto escenarios muy distintos para la formación de estos objetos. Esos planetas binarios son muy importantes también porque nos sirven para comprobar las teorías de formación de planetas errantes. Hay dos teorías predominantes para la formación de estos. La primera dice que se forman en sistemas planetarios normales como el nuestro, pero que son luego expulsados por las colisiones con otros planetas, que son muy comunes al principio hasta que el sistema se estabiliza y permanece en equilibrio. En este caso, los planetas errantes serían similares a los que conocemos ahora, habiéndose formado normalmente hasta que un evento desafortunado los habría expulsado.

La segunda teoría es que se forman solos, por el colapso de una pequeña nube de gas, siguiendo un proceso similar al de la formación de una estrella de baja masa y después permanecen aislados para siempre. En este otro caso se pueden producir planetas completamente diferentes de los planetas normales que conocemos que se forman ligados a una estrella. La mera existencia de planetas errantes binarios es importante porque favorece esta segunda teoría, ya que sería imposible formarlos alrededor de una estrella y expulsarlos simultáneamente. Así que ahora estamos tratando de obtener esas mediciones usando observaciones con telescopios grandes que son muy complicadas, porque están al límite de la detección. Ojalá podamos tener más novedades para contarles pronto.