Antes de que exista un planeta hay polvo. Cantidades extraordinarias de polvo y gas girando alrededor de una estrella joven dentro de un disco protoplanetario. Sobre el papel parece sencillo: los granos chocan, se unen, crecen y, millones de años después, aparecen mundos.
El problema es que la física no lo pone nada fácil.
En 2014, durante las primeras etapas científicas del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo dirigido por la astrónoma chilena Laura Pérez observó dos sistemas jóvenes, SR 21 y SAO 206462 (también conocido como HD 135344B), y encontró algo enorme escondido dentro de sus discos: regiones donde el polvo no estaba repartido uniformemente, sino concentrado formando grandes asimetrías.
Cada una contenía al menos el equivalente a unas dos masas de Júpiter de material. Y la mejor explicación disponible apuntaba a algo parecido a gigantescos vórtices capaces de actuar como trampas para el polvo.
El gran problema de construir un planeta es conseguir que el polvo no desaparezca antes
Los discos protoplanetarios contienen desde partículas microscópicas hasta granos cada vez mayores. Pero existe una dificultad conocida: conforme estos crecen, el gas del disco puede hacer que pierdan energía y migren hacia la estrella antes de disponer de tiempo suficiente para convertirse en planetesimales.
También pueden chocar a velocidades que dificultan que continúen agregándose. Ahí entran las denominadas trampas de polvo.
Si dentro del disco aparece una región de mayor presión (por ejemplo, asociada a un vórtice), los granos pueden quedar concentrados allí en lugar de continuar su caída hacia la estrella. La densidad aumenta, las colisiones se vuelven más frecuentes y aparece un lugar mucho más favorable para que el material siga creciendo.
Eso es precisamente lo que parecía estar ocurriendo en SR 21 y SAO 206462.
ALMA observó ambos sistemas a una longitud de onda de 0,45 milímetros, resolviendo cavidades interiores empobrecidas en polvo y discos gaseosos que se extendían más lejos. En las zonas exteriores, sin embargo, el polvo dibujaba anillos claramente desequilibrados: SAO 206462 tenía una región especialmente brillante hacia el suroeste y SR 21 otra hacia el sur.
No eran pequeños defectos. La componente asimétrica representaba aproximadamente el 15% de la emisión total del disco en SAO 206462 y el 28% en SR 21.
Los posibles vórtices son tan grandes que obligaron a buscar otra explicación
Los investigadores modelaron esas concentraciones utilizando una combinación de un anillo y una estructura compatible con un vórtice.
Funcionaba mucho mejor que intentar representar los discos como simples anillos simétricos. Pero apareció otra sorpresa: las estructuras eran extremadamente anchas alrededor de la estrella y, al mismo tiempo, relativamente estrechas en dirección radial.
Para reproducirlas, el equipo calculó que la velocidad turbulenta dentro de esas regiones tendría que alcanzar alrededor del 20% de la velocidad local del sonido.
Eso abría varias posibilidades. Los vórtices podían surgir por inestabilidades en el borde de las cavidades del disco, pero las turbulencias u otros procesos también podían estar interviniendo. Además, quedaron estructuras residuales que el modelo de vórtice no conseguía explicar completamente y que podían corresponder a brazos espirales.
El gas contaba además una historia ligeramente diferente: mientras el polvo mostraba enormes irregularidades, la emisión de monóxido de carbono era comparativamente más simétrica. Esa separación es justo lo que cabría esperar si las partículas grandes estuvieran quedando atrapadas mientras el gas y los granos pequeños continúan distribuyéndose por el disco.
Lo sorprendente es que estos discos deformes podrían ser precisamente lo normal
SR 21 y SAO 206462 no fueron los únicos ejemplos. ALMA había empezado a encontrar asimetrías similares en otros discos de transición, como HD 142527 y Oph IRS 48, mientras otras observaciones mostraban estructuras comparables alrededor de estrellas jóvenes.
Eso llevó al equipo a plantear una posibilidad mucho más interesante: quizá estas asimetrías no sean rarezas, sino una etapa habitual (incluso necesaria) en el camino hacia la formación planetaria.
La idea cambia bastante la imagen clásica de un sistema solar en construcción. Los planetas no tendrían por qué nacer dentro de un disco perfectamente ordenado donde el material se reparte como en los anillos de una diana. Podrían comenzar precisamente en los lugares donde todo deja de ser uniforme.
Enormes remolinos, acumulaciones y trampas donde el polvo se concentra hasta reunir material equivalente a varios gigantes gaseosos. Lo que a primera vista parece una imperfección del disco podría ser exactamente el lugar donde empieza a construirse un planeta.
