Los sistemas planetarios no se construyen solo acumulando material: también se construyen destruyéndose. Durante sus primeros cientos de millones de años, los cuerpos que orbitan una estrella joven se cruzan, chocan y en ocasiones se deshacen, liberando cantidades enormes de polvo y roca pulverizada. Es un periodo violento del que nuestro Sistema Solar guarda al menos un recuerdo visible: la Luna.
El telescopio espacial James Webb acaba de aportar la mejor evidencia hasta ahora de ese proceso ocurriendo en otras estrellas. Un equipo dirigido por la astrónoma Kate Su, del Space Science Institute de Boulder, reunió 21 discos de escombros extremos —la mayor muestra conseguida— y encontró en la composición de su polvo la firma de los choques que lo produjeron. El trabajo se publicó el 1 de octubre en The Astrophysical Journal.
Conviene decirlo desde el principio: Webb no ha fotografiado dos planetas chocando. Lo que observa son las huellas de la colisión, el polvo caliente y los minerales que quedan después.
Qué es un disco de escombros extremo
Alrededor de una estrella recién nacida hay un disco de gas y polvo. De ahí salen, por etapas, los planetas.
Cuando el gas se disipa queda un disco de escombros, hecho de material sólido. Los astrónomos conocen muchos. Pero hay una variante rara, el disco de escombros extremo, con una cantidad desmesurada de polvo caliente muy cerca de la estrella, justo en la franja donde deberían estar los planetas rocosos. El misterio era de dónde salía tanto material. Solo alrededor del 1% de las estrellas jóvenes muestra esta señal.
Leer la energía del choque en el polvo
Webb observa en infrarrojo, y el polvo caliente emite justo en esas longitudes de onda. Como cada mineral deja una marca distinta en el espectro, el telescopio puede identificar de qué está hecho ese polvo. Ahí estaba la pista.
| Tipo de disco | Proporción | Qué lo explica |
|---|---|---|
| Rico en sílice | Un tercio de la muestra | Choques de alta energía entre cuerpos del tamaño de Marte, capaces de vaporizar buena parte de la roca |
| Pobre en sílice | Dos tercios | Colisiones más suaves y oblicuas entre cuerpos del tamaño de la Luna, que se rozan sin destruirse del todo |
La lógica es la siguiente: un impacto lo bastante violento funde y vaporiza la roca, y al enfriarse ese material condensa en partículas ricas en sílice que dejan una firma reconocible. Un roce, en cambio, genera fragmentos sin llegar a esas temperaturas. La mineralogía funciona como la huella del golpe.
Y además depende de la edad de la estrella
El hallazgo que más intriga es que los dos tipos no se reparten al azar. Los discos ricos en sílice aparecen únicamente alrededor de estrellas de menos de 300 millones de años; los pobres en sílice, en cambio, se encuentran en estrellas de edades muy variadas.
La lectura más natural es que ambos tipos corresponden a etapas distintas: primero los choques descomunales entre embriones planetarios, después una fase más larga de encuentros menores. Los autores son prudentes, porque en la franja de edad donde esperarían ver desaparecer los discos ricos en sílice solo tienen tres sistemas. Hace falta observar más.
Lo que esto dice de nuestro propio pasado
Aquí es donde la historia se vuelve personal. El Sistema Solar tiene unos 4,600 millones de años, y durante sus primeros cientos de millones fue un lugar mucho más caótico: los planetas rocosos aún crecían y las órbitas no se habían asentado.
La principal teoría sobre el origen de la Luna encaja exactamente en el primer tipo de choque que describe el estudio: un cuerpo del tamaño de Marte, bautizado Theia, habría impactado contra la Tierra primitiva y arrancado el material que terminó formando nuestro satélite. Es decir, el mismo tipo de evento de alta energía que produce los discos ricos en sílice que Webb está viendo ahora en otras estrellas.
Los investigadores van más allá y plantean que el Sistema Solar pudo atravesar más de una fase de este tipo. La formación planetaria no termina cuando aparecen los primeros cuerpos grandes: el movimiento de los planetas gigantes puede desordenar las órbitas de los pequeños y provocar una nueva tanda de impactos, como propone la hipótesis del bombardeo intenso tardío.
Investigar un choque que no se puede ver
Hay algo elegante en el método. Los cuerpos implicados son demasiado pequeños y están demasiado lejos para distinguirlos: ninguna de estas colisiones se puede observar directamente. Así que el equipo hace lo contrario, reconstruir el suceso a partir de lo que dejó.
Por qué importa
Durante décadas, la historia de cómo se forman los planetas se reconstruyó sobre todo con modelos matemáticos y con lo que podíamos deducir del Sistema Solar actual, que es el resultado final y no el proceso. Lo que cambia ahora es que se pueden observar otros sistemas mientras atraviesan esa etapa, y medir en ellos algo tan concreto como la energía de un choque a partir del mineral que dejó.
La muestra sigue siendo pequeña y las conclusiones son interpretaciones, no fotografías. Pero el estudio deja una idea que cuesta sacudirse: el orden tranquilo del Sistema Solar que vemos hoy, con sus órbitas estables y sus distancias enormes, es lo que quedó después de una época en la que los mundos se rompían unos contra otros. Y la Luna, que miramos sin pensarlo, probablemente sea el recuerdo más visible de aquello.
Fuentes: NASA, «Webb Provides Crash Course on Planet-Shattering Collisions», y el estudio de Kate Su, Ágnes Kóspál y Attila Moór publicado en The Astrophysical Journal. Imágenes: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).