¿Cuándo se forman los planetas? ALMA descubre estructuras ocultas en discos protoplanetarios gracias a una técnica de superresolución
Un estudio en la nube de Ofiuco descubre subestructuras como anillos y espirales en discos protoplanetarios mediante una técnica de imagen avanzada. El hallazgo sugiere que los planetas pueden comenzar a formarse pocos cientos de miles de años después del nacimiento estelar.
Por Enrique Coperías
Comparación de imágenes de discos protoplanetarios en la región de formación estelar de Ofiuco, creadas con imágenes de superresolución con modelado disperso frente al método de imágenes convencional. La resolución se muestra mediante la elipse blanca situada en la parte inferior izquierda de cada panel; una elipse más pequeña indica una mayor resolución. La línea blanca de la parte inferior derecha de cada panel indica una escala de 30 UA. La etapa de evolución de las estrellas centrales avanza de izquierda a derecha, y de arriba a abajo en la misma fila. Crédito: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), A. Shoshi et al.
Un equipo internacional de astrónomos ha abierto una nueva ventana al universo temprano gracias a una técnica de imagen innovadora que transforma cómo observamos los discos protoplanetarios, esas estructuras de gas y polvo que dan origen a los planetas.
El resultado: subestructuras invisibles hasta ahora —anillos, espirales, vacíos— se han revelado en el corazón de sistemas estelares en formación, lo que sugiere que los planetas comienzan a formarse mucho antes de lo que se creía.
La investigación, publicada en Publications of the Astronomical Society of Japan y liderada por Ayumu Shoshi, de la Universidad de Kyushu y la Academia Sínica en Taiwán, utilizó una técnica computacional avanzada para aumentar la nitidez de las imágenes tomadas por el telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile. Gracias a este método, basado en modelado matemático conocido como de modelado disperso (sparse modeling), lograron revelar detalles que no eran visibles con los métodos convencionales.
El estudio se centró en 78 discos de la región de formación estelar de la constelación de Ofiuco o Cazador de Serpientes, una de las guarderías cósmicas más activas cerca del Sistema Solar que está situada a unos 460 años luz.
Nuevos ojos para viejos datos
Los astrónomos llevan años estudiando estos discos de formación planetaria con el ALMA del desierto de Atacama, pero el desafío siempre ha sido la resolución espacial: muchas de las estructuras más pequeñas permanecen borrosas o indetectables.
La clave del nuevo avance ha sido el uso de PRIISM, un software de reconstrucción de imágenes basado en las citadas técnicas matemáticas de modelado disperso que permite mejorar artificialmente la nitidez de las imágenes sin recurrir a nuevas observaciones.
Con esta técnica, el equipo generó imágenes con una resolución hasta tres veces superior a la lograda con métodos convencionales, como el CLEAN. Así han conseguido sacar a la luz detalles finos en los discos de gas y polvo que antes pasaban desapercibidos.
«Con los mismos datos observacionales, hemos logrado ver más y mejor. Es como si hubiéramos afinado el foco de un microscopio cósmico», explica Shoshi.
El complejo Rho Ophiuchi, una gran guardería estelar en la constelación de Ofiuco visto por el satélite Gaia de la ESA utilizando información de la segunda entrega de datos de la misión. Cortesía: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
¿Qué es un disco protoplanetario y por qué es clave en la formación de planetas?
Los discos protoplanetarios son estructuras que se forman alrededor de estrellas jóvenes, conocidas como protoestrellas, poco después de su nacimiento. Están compuestos por gas molecular frío y polvo, y son el caldo de cultivo donde se forman planetas, asteroides y cometas.
Cuando uno de estos planetas en gestación comienza a emerger, su gravedad perturba el disco, atrayendo o desplazando el material circundante. Así su gravedad puede crear subestructuras características como:
✅ Anillos.
✅ Espirales.
✅ Cavidades o huecos.
✅ Asimetrías radiales
Estas marcas actúan como huellas de mundos en gestación. Según los investigadores, entender cuándo aparecen por primera vez resulta muy importante para reconstruir la línea temporal de la formación planetaria, incluida la de nuestro propio sistema solar.
Más temprano de lo que se pensaba
Hasta ahora, los estudios más conocidos de ALMA, como los proyectos DSHARP y eDisk, ofrecían imágenes detalladas de discos protoplanetarios, pero limitadas por el número de objetos estudiados.
✅ DSHARP se centró en sistemas con más de un millón de años y halló abundantes subestructuras.
✅ eDisk, en contraste, estudió objetos mucho más jóvenes, entre 10.000 y 100.000 años, y detectó pocas o ninguna estructura clara.
El nuevo estudio, al cubrir objetos en una etapa intermedia (algunos cientos de miles de años tras el nacimiento de la estrella), permite cerrar esa brecha. La muestra analizada es casi cuatro veces más grande que la de DSHARP y eDisk combinadas, lo que permite extraer patrones estadísticos con mayor confianza.
Los resultados son muy jugosos: en discos con radios superiores a 30 unidades astronómicas (UA) —unos 4.487 millones de kilómetros—y temperaturas bolométricas mayores a 200–300 Kelvin (–73 °C a 27 °C), comienzan a aparecer subestructuras significativas. En otras palabras, la formación planetaria puede comenzar mucho antes de lo previsto, cuando la estrella y su disco aún están rodeados por envolturas densas de gas.
¿Dónde están estos discos? La importancia de la nube de Ofiuco
De los 78 discos analizados en Ofiuco, veintisiete muestran estructuras prominentes como anillos y espirales, y quince de ellos eran completamente desconocidos hasta ahora. La muestra incluye objetos de tres clases evolutivas distintas: Clase I, espectro plano (FS) y Clase II, lo que permite trazar un recorrido desde los sistemas más jóvenes hasta los más maduros.
Especialmente reveladores son los hallazgos en discos de Clase I, aún profundamente envueltos en material primordial. Que en estas etapas ya se observen anillos bien definidos desafía las ideas previas sobre cuándo empieza realmente la formación planetaria.
Además, se identificaron variaciones en la inclinación de los discos. Sorprendentemente, los de Clase II mostraron una ausencia de inclinaciones elevadas, lo que sugiere un posible sesgo observacional: cuando el disco se ve de canto, las subestructuras podrían ser más difíciles de detectar.
Un paso más cerca del origen de los sistemas planetarios
Más allá de la mejora técnica que supone la combinación del algoritmo SpM (sparse modeling) y el software PRIISM, este estudio plantea una pregunta profunda: ¿cómo y cuándo nacen los planetas?
Los hallazgos apuntan a que planetas y estrellas evolucionan juntos, en un proceso simultáneo y entrelazado desde las primeras fases del colapso estelar.
Estas estructuras, interpretadas correctamente, pueden considerarse mensajes de los planetas en formación, pistas tangibles de los primeros pasos hacia la creación de sistemas como el nuestro. Identificar cuándo emergen estas señales es, en última instancia, acercarse al origen de la vida misma.
Impresión artística de la subestructura característica de un disco protoplanetario formado unos cientos de miles de años después del nacimiento de la estrella central. Crédito: Y. Nakamura, A. Shoshi et al.
Qué nos dicen las temperaturas bolométricas
Los autores del estudio no quieren dejar pasar por alto que una de las mayores fortalezas del estudio es su robustez estadística. Con 78 discos analizados —más del doble que en estudios anteriores— y una diversidad de edades estelares, los investigadores pudieron establecer patrones de forma fiable.
Al combinar los resultados con los del proyecto eDisk, confirmaron que las subestructuras aparecen casi exclusivamente en discos con ciertas condiciones: gran tamaño y temperaturas bolométricas suficientemente altas.
La temperatura bolométrica, que se calcula a partir de la emisión en todo el espectro de luz, actúa como un reloj evolutivo de la estrella. Por ejemplo, una temperatura bolométrica de 650 K corresponde aproximadamente a un millón de años de antigüedad estelar. En discos por debajo de 200 K, las subestructuras son raras o inexistentes.
¿Por qué importa?
El estudio abre el camino a nuevas investigaciones. Una prioridad será aplicar esta técnica en otras regiones de formación estelar para determinar si el patrón observado en Ofiuco se repite en lugares como Tauro, Perseus y Chamaeleon.
Si se confirma, podríamos estar ante un principio universal de la formación planetaria.
Además, los investigadores planean incorporar observaciones moleculares para analizar la composición química y la dinámica del gas en estos discos, lo cual permitiría entender mejor las condiciones que favorecen la formación de planetas rocosos o gigantes gaseosos.
Un nuevo capítulo en la exploración planetaria
En última instancia, este trabajo demuestra que aún hay mucho por descubrir en los archivos de datos ya recolectados. Con nuevas herramientas como el modelado disperso, los científicos pueden releer el cosmos con ojos renovados, encontrando pistas que antes estaban enterradas en el ruido.
Y mientras los telescopios futuros como el Extremely Large Telescope (ELT) y el James Webb (JWST) prometen ir aún más lejos, estudios como este nos recuerdan que a veces, la clave no está en mirar más lejos, sino en mirar mejor. ▪️
Información facilitada por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón
Fuente: Ayumu Shoshi, Masayuki Yamaguchi, Takayuki Muto, Naomi Hirano, Ryohei Kawabe, Takashi Tsukagoshi, Masahiro N. Machida. ALMA 2D super-resolution imaging survey of Ophiuchus Class I/flat spectrum/II disks. I. Discovery of new disk substructures. Publications of the Astronomical Society of Japan (2025). DOI: https://doi.org/10.1093/pasj/psaf026
