Hubble capta una rara colisión en el sistema planetario de Fomalhaut
Durante dos décadas, los astrónomos observaron un misterioso punto de luz junto a la estrella Fomalhaut creyendo que era un planeta. Ahora, el telescopio Hubble nos desvela que en realidad estaban viendo las huellas efímeras de una colisión cósmica excepcional, un choque violento entre los ladrillos con los que nacen los mundos.
Por Enrique Coperías
Ilustración artística de la secuencia que conduce a la formación de la nube de polvo cs2 alrededor de Fomalhaut: dos grandes cuerpos orbitan la estrella, se aproximan y colisionan violentamente, generando una nube de escombros que, tras el impacto, es empujada hacia el exterior por la luz estelar.
Crédito: NASA / ESA / Space Telescope Science Institute / Ralf Crawford (STScI)
El sistema planetario de Fomalhaut ha sido una fuente de desconcierto constante para los astrónomos. Ahora, el telescopio espacial Hubble ha añadido un nuevo y espectacular capítulo a esa historia: la captura, casi en tiempo real, de los restos luminosos de dos colisiones violentas entre cuerpos rocosos, un fenómeno extremadamente raro fuera del Sistema Solar.
El hallazgo, publicado en Science, ofrece una oportunidad única para observar los procesos de formación de planetas… y también una advertencia para la búsqueda de exoplanetas.
Todo comenzó con lo que parecía un descubrimiento rutinario. Los investigadores detectaron un punto brillante cerca de la estrella Fomalhaut, a unos 25 años luz de la Tierra, en la constelación del Pez Austral.
Imagen de Fomalhaut tomada por el Telescopio Espacial Hubble que muestra el entonces candidato a planeta Fomalhaut b orbitando en el borde interno de un enorme anillo de polvo. El punto blanco señala su posición, mientras que la estrella central aparece ocultada para bloquear su brillo y permitir observar un objeto mil millones de veces más tenue, a 25 años luz de la Tierra, en la constelación del Pez Austral. Cortesía: NASA, ESA, P. Kalas, J. Graham, E. Chiang, E. Kite (University of California, Berkeley), M. Clampin (NASA Goddard Space Flight Center), M. Fitzgerald (Lawrence Livermore National Laboratory), and K. Stapelfeldt and J. Krist (NASA Jet Propulsion Laboratory)
Colisiones que explican la formación planetaria
La explicación más sencilla era que se trataba de un exoplaneta cubierto de polvo que reflejaba la luz estelar. Sin embargo, la historia dio un giro inesperado cuando ese supuesto planeta desapareció y, poco después, surgió otro punto brillante en una posición ligeramente distinta.
🗣️ «Detectar una nueva fuente de luz en el cinturón de polvo alrededor de una estrella fue sorprendente. No esperábamos eso en absoluto”, explica Jason Wang, astrofísico de la Universidad Northwestern e integrante del equipo internacional que ha trabajado en este hallazgo.
La hipótesis inicial se vino abajo. «Nuestra explicación principal es que hemos visto dos colisiones de planetesimales —pequeños cuerpos rocosos, como asteroides— en las últimas dos décadas —señala Wang. Y añade—: «Las colisiones de planetesimales son eventos extremadamente raros, y esta es la primera vez que vemos una fuera de nuestro sistema solar».
El investigador subraya además la importancia del hallazgo más allá de la astronomía pura: «Estudiar estas colisiones es clave para entender cómo se forman los planetas y también para conocer la estructura de los asteroides, algo relevante para programas de defensa planetaria como la misión DART».
Fomalhaut, un sistema planetario clave para entender la formación de mundos
El autor principal del estudio, Paul Kalas, astrónomo de la Universidad de California en Berkeley (Estados Unidos), reconoce que nunca había presenciado algo similar. «Es la primera vez que veo aparecer un punto de luz de la nada en un sistema exoplanetario —afirma Kalas. Y añade—: No está presente en ninguna de nuestras imágenes del Hubble, lo que significa que hemos sido testigos de una colisión violenta entre dos objetos masivos y de una enorme nube de escombros, distinta a cualquier cosa que exista hoy en el Sistema Solar».
El escenario de este choque cósmico es Fomalhaut, una estrella más masiva que el Sol y rodeada por uno de los sistemas de cinturones de polvo más grandes conocidos. «El sistema tiene uno de los mayores cinturones de polvo que conocemos —explica Wang, que forma parte del equipo que lo ha seguido durante dos décadas. Y continúa—: Eso lo convierte en un objetivo ideal para el estudio astronómico».
Desde que en 2008 se identificó el misterioso objeto Fomalhaut b, los astrónomos han debatido si se trataba realmente de un planeta o de una nube de polvo en expansión. Las observaciones realizadas en 2023 con el Hubble parecían zanjar la cuestión: Fomalhaut b ya no estaba. En su lugar, apareció un nuevo punto brillante.
🗣️ «Nuestro objetivo original era vigilar Fomalhaut b, que pensábamos que era un planeta —recuerda Wang—. Pero al comparar cuidadosamente las nuevas imágenes con las antiguas, nos dimos cuenta de que no podía ser la misma fuente. Fue emocionante y, al mismo tiempo, desconcertante».
Dos falsas alarmas planetarias: Fomalhaut cs1 y cs2
La desaparición del primer objeto, rebautizado ahora como Fomalhaut cs1, y la aparición del segundo, Fomalhaut cs2, refuerzan la idea de que ninguno es un planeta. Ambos serían nubes de polvo generadas por choques entre planetesimales, los ladrillos de la formación planetaria. Lo más llamativo es la frecuencia de las colisiones.
«La teoría dice que debería haber una colisión cada 100.000 años. Aquí, en veinte años, hemos visto dos —destaca Kalas—. Si tuviéramos una película de los últimos 3.000 años acelerada, el sistema planetario de Fomalhaut estaría lleno de destellos».
Ante lo extraordinario del resultado, el equipo extremó las precauciones. Wang realizó uno de los cuatro análisis independientes que confirmaron que se trataba realmente de dos eventos transitorios distintos.
🗣️ «Es la primera vez que vemos algo así, así que teníamos que asegurarnos de que podíamos confiar en las imágenes», afirma en un comunicado de la Universidad Northwestern. Y precisa—: Hice los cálculos para demostrar que los cuatro análisis detectan con seguridad una nueva fuente alrededor de la estrella».
Ilustración artística de la violenta colisión entre dos grandes cuerpos en órbita alrededor de Fomalhaut, un choque que genera una nube de escombros observable a gran distancia. Cortesía: NASA / ESA / Space Telescope Science Institute / Ralf Crawford (STScI).
El relevo del Hubble: el papel del telescopio James Webb
El descubrimiento no solo abre una ventana excepcional a la dinámica de los sistemas planetarios, sino que también lanza una advertencia. «Fomalhaut cs2 parece exactamente un planeta extrasolar reflejando la luz de su estrella —advierte Kalas—. Lo que aprendimos con cs1 es que una gran nube de polvo puede hacerse pasar por un planeta durante muchos años». Una lección crucial para futuras misiones espaciales que buscarán planetas habitables mediante luz reflejada.
Aunque Fomalhaut cs1 ya se ha desvanecido, el seguimiento continúa. El equipo planea observar la evolución de cs2 con el telescopio espacial James Webb, utilizando su instrumento NIRCam para obtener información sobre el color, el tamaño y la composición del polvo, incluso si contiene agua o hielo.
«Debido a la edad del Hubble, ya no puede recopilar datos fiables de este sistema —reconoce Wang. Y concluye—: Por suerte, ahora tenemos el James Webb. Tenemos aprobado un programa para seguir esta colisión de planetesimales y entender la naturaleza de los dos cuerpos rocosos que chocaron».
En el vecindario estelar de Fomalhaut, el universo ha dejado al descubierto, fugazmente, la violencia que acompaña al nacimiento de los mundos.▪️
Información facilitada por la Universidad Northwestern
Fuente: Paul Kalas et al. A second planetesimal collision in the Fomalhaut system. Science (2023). DOI: 10.1126/science.adu6266
