Observan, por primera vez, el nacimiento de un nuevo sistema solar

Melissa McClure, profesora de la Universidad de Leiden y líder de esta investigación recién publicada en 'Nature', lo explica con claridad: «Por primera vez -afirma- hemos identificado el momento más temprano en que se inicia la formación de planetas alrededor de una estrella distinta a nuestro Sol«. Su colega Merel van't Hoff, de la Universidad de Purdue, va más allá, y compara el hallazgo con »una foto del Sistema Solar bebé«, una ventana a cómo era nuestro propio vecindario planetario cuando apenas daba sus primeros pasos.

La mayor parte de la información que tenemos sobre el origen de nuestro Sistema Solar procede de los meteoritos primitivos, reliquias de la lejana época de la formación planetaria y auténticas cápsulas del tiempo que han permanecido inalteradas desde hace más de 4.500 millones de años. Ahí, en el interior de estos 'fósiles cósmicos', los científicos llevan décadas encontrando minerales que cristalizaron a temperaturas altísimas, superiores a los 1.000 grados centígrados, como los ricos en monóxido de silicio (SiO), en el corazón de nuestra joven nebulosa solar. Estos minerales fueron las primeras rocas sólidas en condensarse, las 'semillas' a partir de las cuales, con el tiempo, se irían sumando otras para formar objetos cada vez mayores, desde pequeños 'planetesimales' de apenas unos metros hasta los grandes planetas que hoy conocemos.

El descubrimiento en HOPS-315 es precisamente eso: la evidencia de estos minerales calientes comenzando a solidificarse. Los datos, en efecto, revelan la presencia de SiO tanto en estado gaseoso como en su forma cristalina, lo que indica que el proceso de condensación está en sus etapas iniciales. Edwin Bergin, de la Universidad de Michigan y coautor del estudio, lo confirma: «Este proceso nunca se había observado antes en un disco protoplanetario, ni en ningún otro lugar fuera de nuestro Sistema Solar».

El espectacular hallazgo no habría sido posible sin la colaboración entre el Telescopio Espacial James Webb y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Con su increíble sensibilidad en el infrarrojo, el Webb fue el primero en detectar las firmas de estos minerales. Pero para saber exactamente de dónde venían esas señales, el equipo recurrió a ALMA, un coloso de la radioastronomía, formado por 66 grandes antenas de radio que actúan como una sola, ubicada en el desierto de Atacama, en Chile.

Así, y gracias a la combinación entre ambos telescopios, los astrónomos pudieron determinar que las señales químicas procedían de una pequeña región del disco alrededor de HOPS-315, cuyo tamaño es comparable a la órbita de nuestro cinturón de asteroides. «Estamos viendo estos minerales en la misma ubicación en este sistema extrasolar que donde los vemos en los asteroides de nuestro Sistema Solar», subraya Logan Francis, investigador de la Universidad de Leiden y también coautor del artículo. Esta coincidencia no es trivial; refuerza la idea de que HOPS-315 es un análogo perfecto para estudiar la gestación de nuestro propio sistema planetario.

Los discos protoplanetarios son mucho más que simples nubes de gas y polvo. Son entornos dinámicos, complejos y con una increíble variedad de condiciones. La luz que emiten y absorben, analizada a través de espectros, revela la temperatura y la composición química de cada región. Sin embargo, un problema persistente en astronomía ha sido que la mayoría de los discos observados tienen al menos un millón de años, lo que significa que ya han evolucionado más allá de las fases iniciales de la formación planetaria, cuando las temperaturas son lo suficientemente altas para la formación de minerales como los identificados en HOPS-315.

Pero la singularidad de HOPS-315 radica precisamente en eso, en su temprana fase evolutiva. Se trata, de hecho, de una 'protoestrella de Clase I', lo que significa que aún está atrayendo material de su entorno, una 'envoltura' de gas y polvo que normalmente dificulta la visión del disco interior. Por suerte, la orientación de HOPS-315 permite, desde la Tierra, una vista directa de su disco interior a través de un 'hueco' en esta envoltura, una circunstancia afortunada que ha permitido a los astrónomos asomarse a un momento fugaz y crucial: la formación de inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAIs).

Dichas CAIs, que se han encontrado muchas veces las llamadas 'condritas', (meteoritos rocosos que no han sufrido procesos de fusión), son consideradas las primeras formaciones sólidas de nuestro Sistema Solar. Se forman a temperaturas extremadamente altas, y su presencia en HOPS-315, junto con el gas de monóxido de silicio, indica que se están dando las condiciones necesarias para su génesis. Este «período dorado» de formación de CAIs es, además, muy breve, de apenas 100.000 años, lo que hace que observaciones como la de HOPS-315 sean excepcionalmente raras y valiosas.

Por estas razones, HOPS-315 se ha convertido en un 'laboratorio cósmico' único para desentrañar los misterios de la formación planetaria. «Este sistema -afirma van 't Hoff- es uno de los mejores que conocemos para investigar algunos de los procesos que ocurrieron en nuestro Sistema Solar». De hecho, nos ofrece la oportunidad de responder a preguntas clave, como el mecanismo exacto de formación de los CAIs o cómo estos compuestos, que también se han encontrado en cometas (que se formaron en las regiones más frías y distantes de la nebulosa solar), fueron redistribuidos después de su creación en el disco interior.

El hallazgo, por tanto, no sólo arroja luz sobre el nacimiento de nuestro propio sistema, sino que también plantea la intrigante cuestión de si otros discos protoplanetarios siguen el mismo camino evolutivo. La buena noticia es que, como señala Elizabeth Humphreys, astrónoma de ESO y gerente del programa europeo ALMA, «este resultado destaca la fuerza combinada de James Webb y ALMA para explorar discos protoplanetarios», lo que nos dota de las herramientas necesarias para buscar y estudiar otros sistemas similares a HOPS-315.

En definitiva, los investigadores creen que el hallazgo marca un antes y un después en nuestra comprensión de cómo nacen los mundos. Con la paciencia de un artesano, los astrónomos siguen añadiendo piezas al rompecabezas del origen de los planetas. Y la que acaban de añadir ahora nos permite, por fin, ver una parte hasta ahora oculta del paisaje.