Astrónomos descubrieron que el polvo extraño alrededor de estrellas jóvenes proviene de colisiones violentas entre embriones planetarios. El análisis de 21 discos de polvo extremo mediante el telescopio espacial James Webb reveló pistas sobre cómo se forman los sistemas planetarios.
El equipo, dirigido por Kate Su, del Space Science Institute, identificó que estos discos contienen granos de polvo inusualmente pequeños — menores que un micrón — y una composición química particular que solo se produce durante impactos de alta energía. Estos granos son más pequeños que los que predominan en los discos protoplanetarios y miden varios micrones.
Aproximadamente el 38 % de los sistemas mostró niveles muy altos de sílice, un patrón que sugiere choques entre cuerpos tan grandes como Marte. Este porcentaje contrasta con los discos protoplanetarios típicos, donde menos del 10 % alcanza estas concentraciones de sílice.
Dos tipos de colisiones en el polvo
Los investigadores distinguieron dos escenarios de impacto según la composición del polvo: los discos ricos en sílice provienen de choques violentos entre embriones planetarios de tamaño marciano. Mientras que los que contienen menos sílice pero silicatos cristalinos resultan de colisiones menos energéticas entre cuerpos de tamaño lunar.
El polvo analizado muestra signos claros de haber sido calentado y transformado durante estos impactos. Entre esos signos están los altos niveles de silicatos cristalinos, como la forsterita. La sílice se forma cuando el impacto vaporiza la roca y el vapor se condensa rápidamente.
Un proceso similar al que genera las esferas vítreas en cráteres de impacto en la Tierra y la Luna. Los silicatos cristalinos pueden formarse por condensación o mediante recocción, un proceso en el que el polvo existente se calienta y reestructura.
Una ventana al pasado planetario
Los discos ricos en sílice aparecen solo alrededor de estrellas de menos de 300 millones de años. En concordancia con los modelos que predicen que la fase de megaimpactos termina tras algunos cientos de millones de años de evolución.
Tres sistemas con más de 300 millones de años mostraron polvo pobre en sílice. Pero con características espectrales muy fuertes a 10 micrones, lo que indica posibles inestabilidades dinámicas tardías en las que planetas u otros cuerpos reorganizaron sus órbitas y alteraron objetos menores.
Estos hallazgos, publicados en el Astrophysical Journal, permiten a los astrónomos estudiar indirectamente embriones planetarios demasiado pequeños para observar directamente.
El trabajo aporta nuevos elementos para entender cómo se formaron los planetas rocosos y evolucionaron los gigantes gaseosos en sistemas como el nuestro.