El JWST ofrece una visión sin precedentes del sistema PDS 70

Fuente University of Victoria (Canada).

Astrónomos canadienses han dado un paso extraordinario para comprender cómo nacen los planetas gracias al telescopio espacial James Webb (JWST). El JWST se utilizó para estudiar PDS 70, una estrella joven con dos planetas en crecimiento en su órbita. Este extraordinario sistema, ubicado a 370 años luz de distancia, ofrece a los científicos una oportunidad única de ver cómo se forman y evolucionan los planetas durante sus primeras etapas de desarrollo.

Este nuevo estudio , dirigido por la candidata a doctora de la Universidad de Victoria Dori Blakely y un equipo internacional de investigadores, utilizó un enfoque creativo con las herramientas únicas del JWST para descubrir detalles sobre los planetas y el disco giratorio de gas y polvo en el que se están formando. Los hallazgos ofrecen una nueva perspectiva sobre cómo los planetas crecen con el tiempo, compitiendo con sus estrellas anfitrionas por material.

Una estrella joven y su guardería planetaria

PDS 70 es una estrella joven, de apenas 5 millones de años de edad, prácticamente una recién nacida en comparación con nuestro Sol, de 4.600 millones de años. A su alrededor hay un disco de gas y polvo, aplanado como una tortita, con un gran hueco en el medio donde se están formando dos planetas, PDS 70 b y PDS 70 c. Este hueco es una zona de construcción planetaria, donde nuevos mundos están recogiendo material para crecer.

Una nueva forma de buscar planetas con JWST

Para obtener una visión tan clara de los planetas y el disco, el equipo utilizó el generador de imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendijas (NIRISS) del JWST en modo de interferometría de enmascaramiento de apertura (AMI), un truco inteligente con el telescopio. Colocaron una máscara especial con varios orificios diminutos sobre el telescopio, lo que permitió que una pequeña fracción (~15%) de la luz pasara e interfiriera, creando patrones superpuestos, similares a la forma en que las ondulaciones de dos guijarros interactúan en la superficie del agua. Al analizar estos patrones, pudieron «ver» los detalles ocultos del sistema con una precisión extraordinaria.

“Esta técnica innovadora es como apagar el reflector cegador de la estrella joven para poder ver los detalles de lo que la rodea: en este caso, planetas”, explicó el profesor René Doyon, director del Instituto Trottier de Investigación sobre Exoplanetas (IREx) e investigador principal del instrumento NIRISS del JWST.

Este enfoque permitió al equipo descubrir características que las imágenes obtenidas con telescopios tradicionales no pueden detectar, lo que convierte a este estudio en una prueba de concepto innovadora para este tipo de observaciones con el potente telescopio espacial. Con su capacidad para ver detalles a un nivel nunca antes alcanzado, el JWST está revolucionando la forma en que estudiamos los planetas y sus orígenes.

“Este trabajo demuestra cómo el JWST puede hacer algo completamente nuevo”, añadió el Dr. Loïc Albert de IREx, científico del instrumento NIRISS del JWST. “Estamos utilizando técnicas innovadoras para observar planetas de maneras que nunca antes habíamos hecho”.

Planetas en crecimiento aún en construcción

Las observaciones del JWST confirmaron la presencia de dos planetas gigantes que aún se encuentran en proceso de formación. Estos planetas están absorbiendo material del disco, de forma muy similar a como los niños toman bloques de construcción para construir una torre. Los investigadores midieron la luz de los planetas en el infrarrojo medio utilizando el instrumento NIRISS del JWST y determinaron que ambos planetas parecen estar acumulando gas, una fase crítica en su desarrollo. Las fuertes firmas de detección de PDS 70 b y PDS 70 c permitieron mediciones precisas de su brillo y ubicación.

Estos hallazgos proporcionan evidencia directa de que los planetas siguen creciendo y compitiendo con su estrella anfitriona por el material del disco, lo que respalda la idea de que los planetas se forman mediante un proceso de «acreción», en el que absorben gradualmente masa del gas y el polvo que los rodea. Esta rara instantánea de planetas durante su fase de crecimiento puede ayudar a los científicos a comprender cómo pudieron formarse mundos como Júpiter y Saturno en nuestro propio Sistema Solar.

Pistas de “lunas en formación”

Los datos también sugieren que los planetas podrían tener anillos de material a su alrededor llamados discos circumplanetarios. Estos discos podrían ser el lugar donde se están formando lunas, como las que orbitan alrededor de Júpiter y Saturno en la actualidad.

Las observaciones previas de PDS 70 b y PDS 70 c en longitudes de onda más cortas se explicaron en gran medida mediante modelos diseñados originalmente para estrellas de baja masa y enanas marrones. Sin embargo, las nuevas observaciones del JWST (realizadas en las longitudes de onda más largas jamás utilizadas para estudiar estos planetas) revelaron luz adicional que no podía explicarse completamente con estos modelos. Esta luz adicional sugiere la presencia de material cálido alrededor de los planetas, posiblemente proveniente de discos de material que se acumulan activamente en ellos. Esta nueva evidencia refuerza la hipótesis de los discos circumplanetarios, que se cree que desempeñan un papel fundamental en la formación de sistemas de lunas y el crecimiento de los planetas.

Un paso adelante para la ciencia planetaria

Los descubrimientos de PDS 70 ofrecen a los astrónomos una imagen más clara de cómo se forman y evolucionan juntos los planetas y las estrellas. Al observar cómo estos planetas crecen e interactúan con su entorno, los científicos están aprendiendo cómo se forman los sistemas planetarios, como el nuestro.

“Es como ver una foto familiar de nuestro Sistema Solar cuando era un niño pequeño”, dijo Blakely. “Es increíble pensar en lo mucho que podemos aprender de un sistema”.

¿Qué sigue para PDS 70?

Tal vez el descubrimiento más intrigante fue la detección de una fuente de luz débil y no resuelta dentro del espacio entre el disco protoplanetario. Si bien la naturaleza de esta emisión no está clara, podría representar una estructura como un brazo espiral de gas y polvo, o incluso un tercer planeta que también se está formando en el sistema. Las observaciones de seguimiento con otros instrumentos del JWST, incluidos MIRI y NIRCam, serán fundamentales para confirmar si el brillo es un nuevo planeta, una característica del disco o algo completamente inesperado.

Referencia

• The James Webb Interferometer: Space-based Interferometric Detections of PDS 70 b and c at 4.8 μm. Dori Blakely et al 2025 AJ 169 137. DOI 10.3847/1538-3881/ad9b94
  https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ad9b94