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La astronomía ha aprendido que la mayor parte del origen de la formación planetaria tiene su germen en gigantescas nubes de gas y polvo que giran alrededor de las estrellas jóvenes, a ellas se los conoce como discos protoplanetarios. Buscarlos y estudiarlos es un tema crítico para la astrofísica contemporánea.
Desde la U. de Chile participaron tres personas claves: la académica del Departamento de Astronomía (DAS) Laura Pérez junto a los investigadores postdoctorales Carolina Agurto y Aníbal Sierra, dentro de un total de 22 científicos a lo largo del mundo.
Cambiando los actuales modelos de formación de planetas
El grupo internacional estudió 30 discos protoplanetarios en diferentes etapas evolutivas, dando lugar a 12 artículos científicos publicados en una edición especial de la revista “The Astrophysical Journal”. La colaboración, conocida como AGE-PRO (“The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks”), es el mayor esfuerzo -realizado a la fecha- para estudiar cómo evolucionan los discos exoplanetarios.
Laura Pérez, quien obtuvo su Ph.D en Astrofísica en el “California Institute of Technology” (Caltech) indica que “hasta ahora, el conocimiento sobre la evolución de los discos protoplanetarios se centraba -fundamentalmente- en cómo el material sólido cambiaba. Si bien se sabía que dichos discos son el lugar de nacimiento de los planetas, y que la presencia del gas es crucial para la formación de planetas gigantes, no existían mediciones homogéneas y directas de la evolución del gas en estos discos a lo largo de su vida”. AGE-PRO mostró por primera vez que “la evolución de los discos es rápida inicialmente y estos pierden su material gaseoso en pocos millones de años. Esto implica que las primeras etapas de formación planetaria tienen que ocurrir rápidamente también”, agrega la científica.
AGE-PRO utilizó más de 100 horas de observación del observatorio ALMA, datos adquiridos entre los años 2022 y 2023, enfocándose en la emisión del polvo y en la emisión de moléculas como N₂H⁺ y CO. Las observaciones incluyeron discos de tres regiones de formación de estrellas: Ofiuco, Lupus y Escorpio Superior, cuyas edades que van desde menos de un millón hasta más de cinco millones de años.
Jóvenes investigadores desde Chile
Por su parte, Carolina Agurto, quién recientemente consiguió el puesto de académica en la Universidad Santa María, lideró el análisis de la región de Escorpio Superior, conocida por albergar discos protoplanetarios más evolucionados. Su trabajo se enfocó en medir la masa y tamaño del disco en polvo y gas, entregando datos cruciales para comprender la etapa final de estos sistemas: “aunque la mayoría de estos discos pierden su gas en pocos millones de años, aquellos que persisten por más tiempo, los de esta región, retienen mucho más gas de lo que creíamos. Esto cambia nuestra comprensión, por ejemplo, de cómo los exoplanetas jóvenes acumulan sus atmósferas finales, sugiriendo que tienen más material disponible para ello de lo que pensábamos.”
Aníbal Sierra, quien actualmente se desempeña como investigador postdoctoral de la University College of London, se enfocó en el análisis de uno de los discos más brillantes y antiguos del programa, llamado 2MASS J16120668-3010270. Su trabajo identificó señales de dos planetas en formación: uno detectado por el polvo que lo orbita, y otro por las perturbaciones gravitacionales que generaron en aquel disco. Actualmente, el equipo está trabajando en nuevas observaciones para confirmar estos hallazgos, con un programa con el telescopio espacial JWST que detectará directamente la luz de ambos exoplanetas.
El proyecto contó con el apoyo del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines, CATA, del cual Laura Pérez es investigadora principal, mientras que Aníbal Sierra y Carolina Agurto fueron investigadores postdoctorales adscritos. A los tres científicos se le sumaron tres estudiantes de pregrado y postgrado, que están trabajando en futuras publicaciones científicas de AGE-PRO: Benjamín Cabrera, quien colaboró en la determinación de las masas estelares de las 30 estrellas jóvenes de la muestra; José Mondaca quien trabajó en el análisis de los discos más jóvenes de Ofiuco, y Camila Pulgarés, quien se enfocó en en el estudio evolutivo del polvo en los 30 discos observados por AGE-PRO.
