El origen de los planetas errantes

• Título del artículo original: The origin of free-floating planets
• Autora: Núria Miret-Roig
• Institución de la primera autora: University of Vienna, Department of Astrophysics, Austria.
• Estado de la publicación: aceptado en Astrophysics and Space Science.

Descubiertos a principios de los 2000, los planetas errantes se definen como objetos de tipo planeta pero que no están ligados gravitacionalmente a una estrella progenitora. Esto hace extremadamente difícil observarlos, así que aunque se conocen desde hace casi tanto como los exoplanetas (planetas que orbitan otras estrellas y de los que se han descubierto miles), apenas hay una decena de planetas errantes confirmados.

Le damos la bienvenida a la república independiente de nuestro planeta

Los mecanismos de formación de los planetas errantes no están claros todavía. Una posibilidad es que se formen como planetas corrientes ligados a estrellas, independizandose posteriormente. Así, en el disco de gas y polvo alrededor de una joven estrella, una irregularidad acumularía materia hasta dar lugar a un cuerpo esférico de tipo planeta. Una vez formado, el planeta podría ser eyectado del sistema relativamente pronto debido a los frecuentes choques que ocurren en el joven sistema, o por perturbaciones posteriores debidas al paso de cuerpos externos.

Otras hipótesis sostienen que los planetas errantes podrían formarse por un mecanismo similar al de las estrellas: la fragmentación turbulenta. Las inestabilidades en una nube de gas hacen que parte de este se condense formando un núcleo, pero en este caso sin masa suficiente como para iniciar las reacciones de fusión del hidrógeno que les permitirían brillar como las estrellas.

Pero dado que los planetas errantes se encuentran desligados de su origen, ¿cómo distinguir qué mecanismo los forma?

Las simulaciones al rescate

Una forma de abordar el asunto de su origen es utilizando simulaciones informáticas. La idea es sencilla: diseñamos una simulación por ordenador estableciendo uno de los mecanismos de formación como única vía posible y la dejamos evolucionar hasta llegar a la actualidad para ver cuántos planetas errantes aparecen. A continuación preparamos una segunda simulación con el otro mecanismo como única opción y contamos también a cuántos planetas errantes da lugar. Finalmente, comparamos los dos números con la cantidad de planetas errantes que vemos en nuestro Universo para determinar cuál de los dos mecanismos es el correcto. Sencillo, ¿no?

Pues no, para nada. La astronomía observacional se basa en investigar el Universo a partir de la luz que nos llega, pero los planetas no emiten luz propia sino que reflejan la de su estrella madre. Como los planetas errantes no viven cerca de ninguna estrella, están condenados a enfriarse y apagarse eternamente, siendo cada vez más difíciles de detectar.

Y si ya es difícil verlos, más complicado aún es saber con exactitud su masa y edad, lo que es clave para determinar si se trata de un verdadero planeta errante o de otro objeto oscuro, como una enana marrón (que no son ni estrellas ni planetas, sino objetos intermedios con entre 13 y 75 veces la masa de Júpiter). Pero, ¡que una baja probabilidad de detección no detenga el espíritu de investigación científica!

Un censo reciente de planetas errantes

La autora del artículo de hoy presenta los resultados de una búsqueda de planetas errantes en una región de 170 grados cuadrados (unas 26 lunas llenas por lado) de la constelación de Escorpio llamada “Upper Scorpius y Ophiuchus”. Tras más de dos décadas de observación con una veintena de instrumentos, catalogaron allí más de 28 millones de objetos, de los cuales entre 70 y 170 podrían ser planetas errantes. Observaciones posteriores con los telescopios Subaru (Hawái) y GTC (Canarias) permitieron confirmar la naturaleza planetaria de 16 candidatos, que tendrían masas entre 4 y 13 veces la de Júpiter.

Pero llega el momento de la verdad: ¿cuadra ese número de planetas errantes con las simulaciones? Y si es así, ¿con cuál de ellas? Lo cierto es que encuentran siete veces más planetas errantes de lo esperado respecto a lo que sugerían los modelos de formación por fragmentación turbulenta (Figura 1). Por lo tanto, estos resultados hacen pensar que ese no es el mecanismo que utiliza el Universo para dar lugar a tal cantidad de planetas errantes, o al menos no el único. De hecho, las simulaciones que utilizan el mecanismo de eyección sugieren que un porcentaje importante de los planetas errantes podrían formarse así.

Tampoco puede descartarse que exista una combinación de ambos mecanismos de formación. Sin embargo, también hay que tener en cuenta que las simulaciones no son ni de lejos perfectas. De hecho, se sabe que para masas tan bajas como las de los planetas errantes están un poco al límite de su uso razonable, de manera que podrían estar dando predicciones erróneas.

En resumen: ¡aún nos falta mucho por conocer sobre los planetas errantes! Así que en los próximos años no sólo necesitaremos muchas más observaciones para estimar mejor su número, sino también simulaciones que funcionen mejor en su rango de masas, de manera que nos ayuden a discernir cómo se formaron estos curiosos objetos.