ALMA revela que los discos protoplanetarios pierden gas más rápido que polvo

Un conjunto reciente de estudios basados en observaciones del radiotelescopio ALMA ha revelado que el gas y el polvo de los discos que rodean a las estrellas jóvenes no evolucionan al mismo ritmo. Los resultados, obtenidos por un amplio grupo internacional de investigadores, muestran que el gas se disipa con mayor rapidez que el polvo, una diferencia que influye directamente en el tiempo disponible para la formación de planetas gigantes.

El hallazgo procede del programa AGE-PRO, siglas en inglés de “ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks”, una extensa campaña de observación diseñada para estudiar cómo cambia la cantidad de gas en los discos protoplanetarios a lo largo de su vida. El trabajo principal, dirigido por Ke Zhang y colaboradores, se ha publicado recientemente en la revista The Astrophysical Journal y está disponible en la base de datos científica arXiv. En total se observaron 30 discos que orbitan estrellas jóvenes de tipo solar, situadas en tres regiones de formación estelar: Ofiuco, Lupus y Escorpio Superior. Estas regiones representan diferentes edades, desde menos de un millón hasta unos seis millones de años.

El objetivo del programa era comparar discos jóvenes y maduros para entender cómo se pierden el gas y el polvo con el paso del tiempo. Los resultados muestran que la masa de gas disminuye de manera más acusada. En los discos más jóvenes, como los de Ofiuco, la cantidad de gas equivale a varias masas de Júpiter. En cambio, en los discos de mayor edad, como los de Lupus y Escorpio Superior, esa cantidad desciende hasta valores mucho menores. La masa de polvo, por su parte, se reduce más lentamente, lo que provoca que la proporción entre gas y polvo cambie con la edad del sistema.

Este comportamiento tiene consecuencias directas para la formación de planetas. Si el gas desaparece con rapidez, los planetas gigantes deben formarse en las primeras etapas del disco, antes de que el material gaseoso se haya disipado. En cambio, los planetas rocosos, que dependen principalmente del polvo y los sólidos, pueden continuar formándose cuando el gas ya ha disminuido. Según los investigadores, los discos que logran sobrevivir durante más tiempo retienen más gas del esperado, lo que sugiere que las condiciones de cada sistema pueden variar notablemente.

Para realizar estas mediciones, ALMA utilizó la emisión de varias moléculas que actúan como trazadores del gas frío. La más común es el monóxido de carbono, aunque los científicos emplearon también el ion diazenilio (N₂H⁺) y otros compuestos menos abundantes para obtener resultados más precisos. Observar el gas es más complejo que estudiar el polvo, ya que sus señales son más débiles y requieren largas horas de observación. El conjunto de datos obtenido constituye el estudio más amplio de este tipo realizado hasta la fecha.

Los resultados también muestran que el gas tiende a extenderse más allá del polvo en muchos de los discos analizados, lo que indica que el material sólido se concentra en el interior mientras que el gas permanece en regiones más externas. Esta diferencia en la distribución podría influir en el lugar donde se forman los distintos tipos de planetas dentro de un sistema. En varios de los discos se detectaron además estructuras internas, como anillos y cavidades, que podrían ser señales de planetas en proceso de formación.

La importancia de este proyecto no reside solo en los números, sino en el cambio de perspectiva que aporta sobre los procesos de nacimiento planetario. Hasta ahora, los estudios sobre el polvo habían permitido estimar la cantidad de material sólido disponible, pero la evolución del gas era mucho más difícil de seguir. AGE-PRO ofrece por primera vez una visión estadística del comportamiento del gas en diferentes etapas de la vida de un disco, lo que ayuda a ajustar los modelos teóricos de formación de planetas y a comprender mejor cómo se originaron los mundos del sistema solar.

El equipo de investigación continuará analizando los datos obtenidos, que forman parte de una serie de artículos complementarios. En ellos se estudian aspectos como la composición química del gas, las propiedades del polvo o las diferencias geométricas entre ambos componentes. En paralelo, observatorios como el telescopio espacial James Webb están comenzando a aportar información sobre las zonas interiores más calientes de los discos, donde probablemente se formen los planetas rocosos. Combinando ambos enfoques será posible reconstruir con mayor precisión la historia de los sistemas planetarios en formación.

En palabras de los investigadores, el programa AGE-PRO demuestra que la evolución de un sistema planetario es más compleja de lo que se pensaba. El gas y el polvo siguen caminos distintos y, en ese equilibrio cambiante, se decide el destino de los futuros planetas.

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