Cómo se forman los gigantes gaseosos y por qué algunos crecen mucho más de lo esperado

A simple vista, un planeta parece tener límites claros: rocas, hielo, atmósfera. Pero cuando se trata de gigantes gaseosos, esas fronteras se vuelven difusas. Algunos son tan grandes que casi entran en territorio de las enanas marrones, objetos a medio camino entre planeta y estrella. La pregunta es inevitable: ¿cómo se forman mundos tan enormes y hasta qué punto pueden seguir creciendo sin dejar de ser planetas?

El modelo más aceptado es la llamada acreción de núcleo: primero se forma una base rocosa que crece acumulando hielo y polvo y, cuando alcanza suficiente masa, empieza a atraer gas de forma masiva. Planetas como Júpiter o Saturno nacen a partir de un núcleo sólido que va acumulando rocas y hielo dentro del disco de material que rodea a una estrella joven. Cuando ese núcleo alcanza suficiente masa, su gravedad empieza a atraer gas de forma masiva. Así se construye un gigante gaseoso.

En esencia, todos los gigantes gaseosos comparten el mismo origen: empiezan como un núcleo sólido y terminan envueltos en una atmósfera de gas que crece hasta dominar el planeta.

El problema aparece cuando miramos otros sistemas estelares. Allí existen planetas cinco, diez o incluso más veces más masivos que Júpiter, situados además muy lejos de su estrella. A esas distancias, el material es escaso y el proceso debería ser lento. En teoría, el disco protoplanetario se disiparía antes de que esos mundos terminaran de formarse.

Por eso muchos investigadores propusieron otro mecanismo: el colapso rápido de nubes de gas, parecido al nacimiento de una estrella fallida. En ese escenario, el planeta no crece poco a poco, sino que surge casi de golpe. Es más rápido, pero también difumina la diferencia entre planeta y enana marrón.

Ahora, nuevas observaciones del Telescopio Espacial James Webb han reabierto el debate. Un equipo de la Universidad de California en San Diego analizó la luz de varios planetas gigantes del sistema HR 8799, situado a unos 133 años luz de la Tierra. Y encontró algo inesperado: azufre en sus atmósferas.

Puede parecer un detalle menor, pero químicamente es importante. Elementos como el azufre suelen encontrarse atrapados en materiales sólidos del disco, no flotando libremente en el gas. Detectarlo sugiere que estos planetas primero incorporaron rocas y hielos, es decir, que construyeron un núcleo sólido antes de capturar gas. En otras palabras, habrían seguido el proceso “clásico” de formación planetaria.

Eso resulta sorprendente porque estos mundos son auténticos colosos. Cada uno tiene entre cinco y diez veces la masa de Júpiter y orbita muy lejos de su estrella. Hasta ahora, muchos modelos decían que un planeta así difícilmente podía crecer mediante acreción lenta. Sin embargo, los datos apuntan a que sí fue posible.

El Webb fue clave para detectarlo. Su espectrógrafo separa la luz en longitudes de onda y permite identificar la huella química de cada molécula. Desde la Tierra, la atmósfera distorsiona estas señales; en el espacio, el espectro es mucho más limpio. Gracias a esa precisión, los investigadores distinguieron compuestos raros, incluido sulfuro de hidrógeno, que delatan la presencia de azufre.

Más allá del hallazgo puntual, la conclusión es más amplia. Si gigantes tan masivos pudieron formarse acumulando materia sólida, el límite superior para lo que llamamos “planeta” podría ser mayor de lo que se pensaba. Quizá la frontera con las enanas marrones no sea tan clara como sugieren los libros de texto.

Este tipo de estudios también ayuda a entender nuestro propio sistema solar. Júpiter y Saturno no serían casos especiales, sino parte de un abanico mucho más diverso de mundos gigantes. Lo que cambia es la escala.

Al final, la pista no vino de una explosión ni de una imagen espectacular, sino de un elemento químico casi invisible. El resultado obliga a revisar los límites que damos por sentados: quizá los gigantes puedan crecer mucho más de lo que permiten los modelos actuales.

Fuente: UC San Diego Today