ALMA capta la turbulenta adolescencia de los planetas y descubre cómo crecen los sistemas planetarios
Un ambicioso programa internacional del telescopio ALMA ha logrado observar una fase clave y hasta ahora esquiva de la formación planetaria: el momento en que los planetas ya han nacido pero sus sistemas siguen siendo inestables, caóticos y profundamente moldeados por colisiones y migraciones.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Galería de discos de escombros observados por el programa ARKS con el telescopio ALMA. Las imágenes revelan una sorprendente diversidad de formas —cinturones con múltiples anillos, halos anchos y lisos, bordes afilados y arcos o grumos inesperados— que apuntan a la influencia de planetas aún invisibles. Los tonos ámbar muestran la distribución del polvo en los 24 sistemas analizados, mientras que el azul indica la presencia de monóxido de carbono en los seis discos ricos en gas. Cortesía: Sebastian Marino, Sorcha Mac Manamon y la colaboración ARKS.
La astronomía describe la formación de los planetas como un proceso relativamente ordenado: primero un disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven; después, la coagulación de ese material hasta dar lugar a planetas plenamente formados. Sin embargo, como ocurre con casi todo lo que implica crecer, la realidad es mucho más caótica.
Un ambicioso estudio internacional, basado en observaciones del radiotelescopio ALMA en el desierto de Atacama, acaba de revelar que la adolescencia de los sistemas planetarios está marcada por conflictos, irregularidades y cicatrices que hasta ahora habían pasado desapercibidas.
El trabajo, que forma parte del mayor programa jamás dedicado a estudiar discos de escombros —los restos de la formación planetaria—, muestra que los cinturones de polvo que rodean a muchas estrellas jóvenes y maduras son mucho más complejos de lo que se pensaba. Lejos de ser anillos suaves y homogéneos, estos entornos presentan huecos, múltiples anillos, deformaciones verticales y asimetrías que apuntan a una etapa prolongada de inestabilidad, en la que los planetas recién formados siguen moldeando su entorno.
Los investigadores comparan esta fase con una adolescencia cósmica: los planetas ya han nacido, pero todavía están ajustando su lugar en el sistema, interactuando con otros cuerpos y dejando huellas visibles en los cinturones de material que los rodean.
🗣️ «A menudo hemos visto las fotos de bebé de los planetas en formación, pero hasta ahora los años de adolescencia habían sido el eslabón perdido», explica Meredith Hughes, profesora de Astronomía en la Universidad Wesleyan (Estados Unidos) y una de las investigadoras principales del estudio.
Exocinturones de Kuiper, los fósiles del caos
Los protagonistas de este estudio son los llamados exocinturones de Kuiper, análogos lejanos del cinturón de Kuiper del Sistema Solar, donde se encuentran Plutón y otros objetos helados más allá de Neptuno. Estos cinturones están formados por polvo y fragmentos sólidos generados por colisiones entre cuerpos mayores, restos de la construcción planetaria.
A diferencia de los discos protoplanetarios —ricos en gas y polvo, donde nacen los planetas—, los discos de escombros son sistemas más evolucionados. El gas casi ha desaparecido y el polvo debe renovarse constantemente mediante impactos. Por eso, estudiar su estructura es una forma privilegiada de reconstruir lo que ocurrió después del nacimiento de los planetas.
🗣️ «Los discos de escombros representan la fase del proceso de formación planetaria dominada por las colisiones — comenta Thomas Henning, investigador del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA), en Alemania, y otro de los responsables del programa ARKS ( (ALMA survey to Resolve exoKuiper belt Substructures). Y continúa—: Con el ALMA podemos caracterizar las estructuras de los discos que apuntan a la presencia de planetas. En paralelo, mediante observaciones de imagen directa y estudios de velocidad radial, estamos buscando planetas jóvenes en estos sistemas».
Hasta ahora, la mayoría de observaciones de estos discos carecían de la resolución necesaria para ver detalles finos. ALMA, con su capacidad para observar longitudes de onda milimétricas y submilimétricas, ha cambiado las reglas del juego. El nuevo programa ARKS ha observado con una precisión sin precedentes veinticuatro de los cinturones más prometedores.
Anillos dentro de anillos
Uno de los hallazgos más llamativos es que hasta un tercio de los sistemas observados presenta subestructuras claras, en forma de múltiples anillos concéntricos. Esto resulta sorprendente porque muchos de estos cinturones parecían, a baja resolución, discos anchos y continuos.
La existencia de varios anillos sugiere que parte de la arquitectura de los discos protoplanetarios, donde los anillos y huecos son casi omnipresentes, puede sobrevivir durante cientos de millones de años. En otras palabras, los planetesimales podrían haber heredado la estructura de su disco natal, conservando la memoria de un pasado turbulento.
Otra posibilidad es que esas estructuras sean el resultado de la interacción continua con planetas ya formados. Un planeta del tamaño de Neptuno, por ejemplo, puede limpiar su órbita y abrir huecos en el disco, delatando su presencia aunque no se observe directamente.
🗣️ «Estamos viendo una diversidad real: no solo anillos simples, sino cinturones con múltiples anillos, halos, y fuertes asimetrías, que revelan un capítulo dinámico y violento en la historia de los sistemas planetarios», resume Sebastián Marino, investigador principal del programa ARKS y profesor asociado en la Universidad de Exeter (Reino Unido).
Discos gruesos y mundos inquietos
El estudio también ha permitido medir con gran precisión el grosor vertical de los cinturones, algo clave para entender cuán dinámicamente excitados están estos sistemas. Algunos discos resultan sorprendentemente delgados, compatibles con un escenario en el que los propios planetesimales se agitan entre sí de manera suave.
Otros, en cambio, muestran distribuciones verticales complejas, que no encajan con los modelos clásicos. En varios casos, los datos apuntan a la coexistencia de dos poblaciones dinámicas distintas: una más fría y ordenada, y otra más caliente, con órbitas inclinadas y caóticas. Este patrón recuerda al observado en el sistema de Beta Pictoris, uno de los discos de escombros más estudiados, donde se sospecha que la migración de un planeta gigante alteró profundamente la estructura del cinturón.
Estas diferencias refuerzan la idea de que no existe un único camino evolutivo para los sistemas planetarios. Cada uno arrastra su propia historia de encuentros gravitatorios, migraciones y colisiones.
Gas donde no debería haberlo
Otro de los grandes enigmas abordados por ARKS es la presencia de gas molecular, especialmente monóxido de carbono (CO), en sistemas donde, en teoría, ya debería haberse disipado. ALMA ha detectado gas en seis de los cinturones estudiados, algunos de ellos con edades superiores a los cincuenta millones de años.
El origen de este gas sigue siendo motivo de debate. Podría tratarse de un vestigio primordial, protegido por otras moléculas, o bien de un gas secundario, liberado continuamente por la destrucción de cometas y cuerpos helados. El nuevo estudio muestra que, en varios casos, el gas se extiende más allá del polvo y presenta movimientos no keplerianos.
En al menos un sistema, los astrónomos han detectado movimientos no keplerianos, causados probablemente por fuertes gradientes de presión que generan estructuras similares a vórtices. Estas regiones pueden atrapar polvo y crear acumulaciones asimétricas, otro signo de que estos sistemas están lejos del equilibrio.
Asimetrías que delatan planetas
Diez de los 24 cinturones analizados presentan asimetrías claras: zonas más densas, discos excéntricos o incluso deformaciones verticales.
Estas irregularidades son pistas indirectas de la presencia de planetas, incluidos algunos que aún no han sido observados directamente.
En astronomía, estas huellas son tan valiosas como una imagen directa. Permiten estimar la masa, la órbita e incluso la historia migratoria de los planetas responsables. En ese sentido, los discos de escombros funcionan como escenarios forenses, donde cada deformación cuenta una historia de interacciones pasadas.
En este sentido, Carlos del Burgo, investigador de la ULL y del IAC y miembro del proyecto ARKS, destaca el potencial de ALMA para revelar estructuras en discos: «ALMA continúa revolucionando nuestra visión de los sistemas planetarios jóvenes, revelando estructuras complejas que están potencialmente esculpidas por los planetas. Estas observaciones, cada vez más nítidas, pueden combinarse con curvas de velocidad radial y curvas de luz (para sistemas con planetas que interceptan la luz de sus estrellas para un observador dado) para mejorar significativamente la caracterización de estos mundos emergentes».
Imágenes en continuo de los 24 sistemas del programa ARKS observados con ALMA. La elipse blanca indica el tamaño del haz del telescopio; las marcas laterales corresponden a un segundo de arco y la barra de escala representa 50 unidades astronómicas. La cruz blanca señala la posición estelar según Gaia DR3 y la gris el centro mejor ajustado del sistema. Cada imagen usa su propia escala de color para resaltar los detalles. Cortesía: S. Marino et al.
Un retrato más realista de la formación planetaria
El mensaje de fondo del estudio es claro: la formación de sistemas planetarios no termina cuando nacen los planetas. Durante decenas o cientos de millones de años, estos mundos siguen interactuando con su entorno, reordenando el material y dejando cicatrices visibles.
🗣️ «Estos discos registran un periodo en el que las órbitas planetarias estaban siendo alteradas y en el que grandes impactos, como el que dio lugar a la Luna de la Tierra, estaban moldeando los sistemas solares jóvenes», explica Luca Matrà, profesor asociado en el Trinity College de Dublín, en Irlanda, y otro de los responsables científicos del proyecto.
El Sistema Solar no es una excepción. La migración de Neptuno, que esculpió el cinturón de Kuiper, o el bombardeo intenso tardío, son ejemplos locales de procesos que ahora empezamos a observar en otros sistemas.
Con ARKS, ALMA ha abierto una ventana a esa fase intermedia, difícil de observar pero crucial para comprender por qué los sistemas planetarios —incluido el nuestro— son como son. Y, como suele ocurrir cuando se mira con más detalle, la imagen que emerge es menos ordenada, más compleja y, precisamente por eso, mucho más fascinante.
«Este proyecto nos da una nueva lente para interpretar los cráteres de la Luna, la dinámica del cinturón de Kuiper y el crecimiento de planetas grandes y pequeños. Es como añadir las páginas que faltaban al álbum familiar del Sistema Solar», concluye Hughes.
La adolescencia de los mundos, parece, es tan turbulenta como la nuestra.▪️
Información facilitada por el Max Planck Society y por el Instituto de Astrofísica de Canarias
Fuente: S. Marino et al. The ALMA survey to Resolve exoKuiper belt Substructures (ARKS) — I: Motivation, sample, data reduction, and results overview. Astronomy & Astrophysics (2026). DOI: 10.1051/0004-6361/202556489.
