El Telescopio Espacial James Webb detectó seis posibles mundos rebeldes (objetos de masa similar a la de un planeta pero no sujetos a la gravedad de una estrella), incluido el más ligero identificado con un disco de polvo a su alrededor.
Los esquivos objetos proporcionan nueva evidencia de que los mismos procesos cósmicos que dan origen a las estrellas también pueden desempeñar un papel común en la creación de objetos ligeramente más grandes que Júpiter.
“Estamos probando los límites del proceso de formación de estrellas”, dice Adam Langeveld, astrónomo de la Universidad Johns Hopkins. “Si tienes un objeto que parece un Júpiter joven, ¿puede convertirse en una estrella en las condiciones adecuadas? Este es un contexto importante para comprender la formación de estrellas y planetas”.
Los hallazgos provienen del estudio más profundo de la red de la joven nebulosa NGC1333, un cúmulo de formación de estrellas a unos mil años luz de distancia en la constelación de Perseo. Una nueva imagen del estudio publicada hoy por la Agencia Espacial Europea muestra a NGC1333 brillando con una espectacular exhibición de polvo y nubes interestelares. Se ha aceptado para publicación un artículo que detalla los resultados de la encuesta. La revista astronómica.
Los datos de Webb sugieren que los mundos descubiertos son gigantes gaseosos entre 5 y 10 veces más masivos que Júpiter. Esto significa que se encuentran entre los objetos de menor masa que han surgido a partir de un proceso que normalmente formaría estrellas y enanas marrones, objetos que lindan con estrellas y planetas que nunca provocan la fusión del hidrógeno y se desvanecen con el tiempo.
“Utilizamos la sensibilidad sin precedentes de la red en longitudes de onda infrarrojas para buscar los miembros más débiles de un cúmulo de estrellas jóvenes, buscando abordar una pregunta fundamental en astronomía: ¿Cómo puede un objeto ser tan liviano como una estrella?” dijo el rector de Johns Hopkins, Roy Jayawardene, astrofísico y autor principal del estudio. “Este parece ser el objeto flotante libre más pequeño con una masa similar a una estrella que orbita una estrella cercana que se superpone con el exoplaneta masivo”.
Aunque las observaciones con telescopios son lo suficientemente sensibles como para detectar tales cuerpos, no se ha detectado ningún objeto de menos de cinco masas de Júpiter. Esto es un fuerte indicio de que cualquier objeto estelar más ligero que este umbral tiene más probabilidades de haberse formado como planeta, concluyeron los autores.
“Nuestras observaciones confirman que la naturaleza crea objetos de masa planetaria al menos de dos maneras diferentes: desde la compresión de nubes de gas y polvo, a medida que se forman, hasta discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes, como lo hace Júpiter en la nuestra. Sistema Solar”, dijo Jayawardhan.
El más interesante de los objetos no estelares es el más ligero, con una masa estimada de cinco Júpiter (unas 1.600 Tierras). Langeveld, investigador postdoctoral del grupo de Jayawardene, dijo que la presencia de un disco de polvo significa que es casi seguro que el objeto se formó como una estrella, porque el polvo espacial normalmente orbita alrededor de un objeto central en las primeras etapas de formación estelar.
Los discos también son un requisito previo para la formación de planetas, lo que sugiere que las observaciones podrían tener implicaciones importantes para posibles “mini” planetas.
“Estos pequeños objetos con masas comparables a las de planetas gigantes pueden formar sus propios planetas”, dijo el coautor Alex Scholz, astrofísico de la Universidad de St Andrews. “Podría ser un vivero para un sistema planetario menor a una escala mucho menor que nuestro sistema solar”.
Utilizando el instrumento NIRISS en la Web, los astrónomos midieron el perfil (o espectro) de luz infrarroja de cada objeto en la parte observada del cúmulo de estrellas y volvieron a analizar 19 enanas marrones conocidas. También descubrieron una nueva enana marrón con un compañero planetario, un descubrimiento poco común que desafía las teorías sobre cómo se forman los sistemas binarios.
“Es posible que tal par se haya formado como un sistema estelar binario, contrayéndose a partir de un fragmento de nube”, dijo Jayawardhan. “La diversidad que la naturaleza ha creado es extraordinaria y nos empuja a perfeccionar nuestros modelos de formación de estrellas y planetas”.
Los mundos rebeldes pueden originarse a partir de nubes moleculares colapsadas que carecen de la masa necesaria para la fusión nuclear que alimenta las estrellas. Pueden formarse cuando el gas y el polvo del disco que rodea a una estrella se fusionan en órbitas similares a planetas que eventualmente son expulsados de su sistema estelar, posiblemente debido a interacciones gravitacionales con otros cuerpos.
Estos objetos que flotan libremente oscurecen la clasificación de los cuerpos celestes porque sus masas se superponen con las de los gigantes gaseosos y las enanas marrones. Aunque se cree que estos objetos son raros en la Vía Láctea, nuevos datos de la Web muestran que representan aproximadamente el 10% de los objetos celestes en los cúmulos estelares objetivo.
En los próximos meses, el equipo estudiará más a fondo las atmósferas de los objetos más débiles y las comparará con enanas marrones pesadas y planetas gigantes gaseosos. También han pasado tiempo en el Telescopio Webb estudiando objetos similares, incluidos discos de polvo, para explorar la posibilidad de formar sistemas planetarios menores similares a las numerosas lunas de Júpiter y Saturno.
Otros autores Koralzka Muji? y Daniel Capella de la Universidade de Lisboa; Loïc Albert, René Doyon y David Lafrèniere de la Universidad de Montreal; Laura Flagg de Johns Hopkins; Matthew De Furio de la Universidad de Texas en Austin; Doug Johnstone del Centro de Investigación de Astronomía y Astrofísica de Herzberg; y Michael Meyer de la Universidad de Michigan, Ann Arbor.
Los estudios espectroscópicos profundos de enanas marrones jóvenes y planetas que flotan libremente utilizaron el instrumento Near IR Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) del Telescopio Espacial James Webb, una colaboración entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense.
Los autores agradecen el apoyo del Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas de UKRI, Ciência ea Tecnologia (FCT), la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá.