Un planeta desapareció: el Hubble de la NASA revela un secreto cósmico violento

Un equipo de astrónomos que utilizó el Telescopio Espacial Hubble de la NASA observó un sorprendente fenómeno en un sistema estelar cercano. Inicialmente, se pensó que habían detectado un exoplaneta que reflejaba la luz de su estrella, pero este objeto desapareció, revelando algo mucho más dramático.

Los investigadores notaron un punto brillante en el cielo y asumieron que era un planeta cubierto de polvo que reflejaba la luz de su estrella. Sin embargo, esa interpretación se desmoronó cuando el objeto desapareció y una nueva fuente de luz apareció en las cercanías. El equipo internacional, que incluyó al astrofísico Jason Wang de la Universidad Northwestern, se dio cuenta de que no estaban observando planetas, sino nubes de escombros brillantes creadas por colisiones violentas.

Las observaciones revelaron dos impactos separados y poderosos que produjeron nubes de polvo en expansión dentro del mismo sistema planetario. Captar estos eventos en tiempo real brinda a los científicos una ventana única para entender cómo se forman los planetas y qué materiales se combinan para crear nuevos mundos.

Los hallazgos fueron publicados el 18 de diciembre en la revista Science. "Detectar una nueva fuente de luz en el cinturón de polvo alrededor de una estrella fue sorprendente. No esperábamos eso", comentó Wang. "Nuestra hipótesis principal es que observamos dos colisiones de planetesimales, pequeños objetos rocosos como asteroides, en las últimas dos décadas. Las colisiones de planetesimales son eventos extremadamente raros, y esta marca la primera vez que hemos visto una fuera de nuestro sistema solar. Estudiar estas colisiones es importante para entender cómo se forman los planetas y también puede proporcionar información sobre la estructura de los asteroides, lo cual es crucial para programas de defensa planetaria como el Double Asteroid Redirection Test (DART)."

El autor principal, Paul Kalas, astrónomo de la Universidad de California, Berkeley, agregó: "Es la primera vez que veo un punto de luz aparecer de la nada en un sistema exoplanetario. Está ausente en todas nuestras imágenes anteriores del Hubble, lo que significa que acabamos de presenciar una colisión violenta entre dos objetos masivos y una enorme nube de escombros, algo que no se había visto en nuestro propio sistema solar en la actualidad."

Fomalhaut y su entorno polvoriento

Las colisiones ocurrieron en el sistema planetario que rodea a la estrella Fomalhaut, situada a unos 25 años luz de la Tierra en la constelación de Piscis Austrinus. Fomalhaut es más grande que el sol y está rodeada por un extenso y complejo conjunto de cinturones de escombros polvorientos.

"El sistema tiene uno de los cinturones de polvo más grandes que conocemos", señaló Wang. "Eso lo convierte en un objetivo fácil de estudiar." Durante años, los astrónomos han debatido la naturaleza de un objeto brillante conocido como Fomalhaut b, reportado por primera vez en 2008 justo fuera del cinturón de polvo principal de la estrella. Algunos investigadores pensaron que era un planeta, mientras que otros sospecharon que era una nube de polvo en expansión de una colisión.

En 2023, nuevas observaciones del Hubble añadieron otro giro. La fuente de luz original había desaparecido, pero un nuevo objeto brillante apareció en una parte ligeramente diferente del sistema. "Con estas observaciones, nuestra intención original era monitorear Fomalhaut b, que inicialmente pensamos que era un planeta", explicó Wang. "Asumimos que la luz brillante era Fomalhaut b porque esa es la fuente conocida en el sistema. Pero, al comparar cuidadosamente nuestras nuevas imágenes con imágenes anteriores, nos dimos cuenta de que no podía ser la misma fuente. Eso fue emocionante y nos hizo rascar la cabeza."

Pruebas de dos colisiones cósmicas separadas

La desaparición del objeto original, ahora etiquetado como Fomalhaut cs1, apoya la idea de que era una nube de polvo que se dispersaba lentamente tras una colisión. La aparición de una segunda fuente brillante, llamada Fomalhaut cs2, refuerza la conclusión de que ninguno de los dos objetos es un planeta. En cambio, ambos parecen ser nubes de escombros creadas cuando grandes planetesimales chocaron entre sí.

Fomalhaut cs2 se asemeja mucho a cómo cs1 apareció por primera vez hace dos décadas, tanto en brillo como en ubicación. Al estudiar estos eventos, el equipo pudo estimar con qué frecuencia podrían ocurrir tales colisiones en este sistema. "La teoría sugiere que debería haber una colisión cada 100,000 años o más. Aquí, en 20 años, hemos visto dos", comentó Kalas. "Si tuvieras una película de los últimos 3,000 años, y se acelerara de tal manera que cada año fuera una fracción de segundo, imagina cuántos destellos verías en ese tiempo. El sistema planetario de Fomalhaut estaría brillando con estas colisiones."

Debido a que el resultado fue tan inesperado, Wang realizó uno de los cuatro análisis independientes para confirmar los hallazgos. Cada análisis detectó una nueva fuente de luz transitoria en la misma región, reforzando la conclusión de que se observaron dos colisiones separadas. "Esta es la primera vez que vemos algo así", afirmó Wang. "Por lo tanto, tuvimos que asegurarnos de que pudiéramos confiar en nuestras imágenes y que estábamos midiendo las propiedades de la colisión correctamente. Hice los cálculos para mostrar que los cuatro análisis independientes detectan con confianza una nueva fuente alrededor de la estrella."

Por qué las nubes de polvo pueden engañar a los cazadores de planetas

Más allá de revelar colisiones activas, el descubrimiento también sirve como advertencia para futuras búsquedas de planetas. Grandes nubes de polvo pueden imitar de cerca la apariencia de un exoplaneta al reflejar la luz estelar, lo que podría engañar a los astrónomos. "Fomalhaut cs2 se ve exactamente como un planeta extrasolar reflejando la luz estelar", comentó Kalas. "Lo que aprendimos al estudiar cs1 es que una gran nube de polvo puede disfrazarse de planeta durante muchos años. Esta es una nota de precaución para futuras misiones que buscan detectar planetas extrasolares en luz reflejada."

A medida que nuevos observatorios como el Telescopio Gigante de Magallanes se preparan para obtener imágenes directas de planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas cercanas, distinguir entre planetas reales y nubes de polvo temporales se volverá cada vez más importante.

Mirando al Webb para un análisis más cercano

Aunque Fomalhaut cs1 se ha desvanecido, los investigadores planean continuar monitoreando el sistema. Su próximo objetivo es cs2, que podría revelar más sobre cómo se desarrollan las colisiones en sistemas planetarios jóvenes. Las futuras observaciones dependerán de la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam) a bordo del Telescopio Espacial James Webb (JWST). A diferencia del Hubble, NIRCam puede capturar información de color detallada que ayuda a los científicos a determinar el tamaño y la composición de los granos de polvo, incluyendo si contienen agua o hielo.

"Debido a la antigüedad del Hubble, ya no puede recopilar datos confiables del sistema", dijo Wang. "Afortunadamente, ahora tenemos el JWST. Tenemos un programa aprobado del JWST para seguir esta colisión de planetesimales y entender la nueva fuente circumestelar y la naturaleza de sus dos planetesimales progenitores que colisionaron."

El estudio, "Una segunda colisión violenta de planetesimales en el sistema Fomalhaut", fue apoyado por la NASA (número de premio HST-GO-17139).