Pocos temas despiertan tanto interés general como las investigaciones sobre otros sistemas solares diferentes al nuestro. Gracias a los impresionantes hitos tecnológicos e informáticos alcanzados durante los últimos años, actualmente es posible obtener imágenes (¡fotografías!) de sistemas planetarios ya formados o en proceso de formación. El estudio de estos sistemas nos permite aprender sobre nuestros propios orígenes y eventualmente nos ayudará a dar respuesta a preguntas fundamentales como: ¿por qué la composición de la Tierra es rocosa, mientras que Júpiter es gaseoso?, ¿cómo llegó el agua a nuestro planeta Tierra?, o ¿qué procesos químicos permitieron la aparición de moléculas precursoras de la vida en los comienzos de nuestro Sistema Solar?

Los sistemas planetarios no son estáticos, sino que evolucionan a lo largo de su vida. Cuando alcanzan su etapa adulta son similares a nuestro Sistema Solar: la mayoría de ellos están formados por una estrella rodeada por planetas distribuidos en diferentes órbitas y un tenue cinturón de asteroides. Pero en sus etapas tempranas son muy diferentes ya que están compuestos por una joven estrella rodeada por una estructura en forma de disco. Estos discos, denominados discos protoplanetarios, están formados por moléculas de gas y partículas de polvo similares a los granos de arena de playa. Este material primordial es el equivalente a las semillas que darán lugar a los futuros planetas. Actualmente pensamos que, por medio de procesos que implican colisiones y coagulación, los granos de polvo aumentan de tamaño formando una especie de grumos. Si se dan las condiciones adecuadas, estos grumos pueden seguir creciendo, absorbiendo el gas y el polvo que los rodea para finalmente convertirse en planetas como los de nuestro propio Sistema Solar. Actualmente sabemos que este proceso es relativamente rápido y tiene lugar en menos de 10 millones de años, lo cual es un intervalo de tiempo muy corto en términos astronómicos: desde la extinción de los dinosaurios (hace 65 millones de años), ¡podrían haber nacido casi 7 sistemas planetarios en nuestro vecindario!

El proceso de formación planetaria es muy complejo y todavía hay muchísimas preguntas sin respuesta. Hasta hace bien poco solo podíamos intuir lo que sucede en las primeras fases de formación planetaria usando complejas simulaciones por ordenador. Pero esta situación está cambiando gracias a los observatorios de última generación. El radio telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter Array), compuesto por 66 antenas de 12 metros cada una y separadas entre sí, es el telescopio más ambicioso construido hasta la fecha. Cuando ALMA observa, un potente superordenador combina las señales de todas las antenas para que operen como si se tratara de una sola antena gigante de varios kilómetros de diámetro. Además, ALMA es extremadamente sensible a la luz que emiten los granos de polvo y gas que forman los discos protoplanetarios. A día de hoy este observatorio situado en Chile está revolucionando esta área de la investigación, proporcionándonos imágenes espectaculares de discos protoplanetarios que parecen sufrir los efectos de planetas recién nacidos.

Un ejemplo es el caso de la joven estrella Sz 91, situada en nuestro vecindario solar. Esta estrella, de unos pocos millones de años de edad y masa inferior al Sol, está rodeada por un disco bastante curioso. Cuando empezamos nuestro estudio nos dimos cuenta de que el disco muestra evidencias de tener una gigantesca cavidad central o agujero. Esto inmediatamente llamó nuestra atención, pues los modelos matemáticos que simulan los procesos de formación planetaria indican que un planeta podría ser el responsable de ese agujero. De acuerdo a las simulaciones, el planeta en formación crea una cavidad en el disco como si se tratase de una escoba que va barriendo el material que lo rodea mientras se mueve en su órbita. Según la teoría, las cavidades más grandes pueden ser creadas por un planeta gigante (mayor que Júpiter) o por varios planetas de masas inferiores (similares a Neptuno). En 2012 observamos Sz 91 con ALMA cuando el telescopio aún estaba en fase de construcción. Estas primeras imágenes confirmaron que su disco tiene una cavidad de un tamaño mayor que el doble de la distancia promedio entre el Sol y Neptuno.

En 2015 repetimos las observaciones, pero esta vez ALMA estaba casi terminado. Las nuevas imágenes revelaron un nítido anillo de polvo que, según nuestros cálculos, contiene suficientes granos de polvo como para formar unos 23 planetas similares a la Tierra. El hecho de que los granos se acumulen en una estructura en forma de anillo estrecho nos da información muy importante sobre el efecto que tienen los planetas sobre el disco que los rodea. Las partículas de polvo sienten la gravedad de la estrella central y se van acercando a ella, pero la presencia de uno o varios planetas, además de crear un agujero en el disco, crea una especia de onda de choque que impide que los granos prosigan en su camino. Por eso creemos que se acumulan en un estrecho anillo. En resumen, aunque por ahora no hemos podido detectar directamente ningún planeta en torno aSz 91, ¡todo apunta a que este sistema alberga al menos un planeta gigante recién nacido!

Héctor Cánovas Cabrera nació en Almería y creció en Canarias. Tras licenciarse en Física en la Universidad de La Laguna inició su doctorado en Astrofísica en Utrecht (Holanda). Durante 4 años se especializó en el análisis de imágenes de discos protoplanetarios, al tiempo que participó activamente en el desarrollo de un instrumento para el telescopio William Herschel (La Palma). En 2012 se mudó a Valparaíso (Chile) para especializarse en el análisis de observaciones obtenidas con ALMA. Desde 2016 es investigador postdoctoral en la Universidad Autónoma de Madrid.