Los sistemas estelares jóvenes son entornos caóticos donde las rocas espaciales chocan constantemente. Asteroides, cometas y cuerpos más grandes chocan entre sí, a veces pegándose, y poco a poco convierten nubes de polvo y hielo en planetas y lunas. Aunque los pequeños impactos son comunes, se cree que las colisiones más grandes son extremadamente raras en los millones de años que tarda una galaxia en formarse por completo, tal vez ocurriendo una vez cada 100.000 años.
Sin embargo, los astrónomos han detectado evidencia de dos colisiones masivas alrededor de una estrella cercana llamada Fomalhaut, todas en sólo 20 años. El hallazgo sugiere un extraordinario golpe de suerte o que los científicos creían anteriormente que los impactos masivos ocurren con mayor frecuencia durante la formación de planetas.
Los dos eventos, vistos por primera vez en 2004 y nuevamente en 2023, representan la primera vez que los astrónomos han fotografiado directamente una colisión entre un objeto grande en un sistema planetario fuera de nuestro propio planeta.
Captando las consecuencias del impacto cósmico
“Acabamos de ver dos planetas chocar y una nube de polvo de ese violento evento, que comienza a reflejar la luz de la estrella anfitriona”, dijo Paul Kalas, profesor asociado de astronomía en la Universidad de California, Berkeley y autor principal del estudio. “No podemos ver directamente dos objetos que chocaron entre sí, pero podemos observar las consecuencias de este impacto masivo”.
Durante miles de años, explicó Kalas, la región alrededor de Fomalhout parecería estar llena de escombros en llamas, “brillando con esta colisión”, como luces navideñas parpadeantes.
Una estrella joven que refleja el sistema solar primitivo
Callas comenzó a estudiar Fomalhout en 1993 mientras buscaba discos de polvo que quedaron después de la formación de planetas. Situada a sólo 25 años luz de la Tierra, Fomalhaut es relativamente joven (alrededor de 440 millones de años), lo que la convierte en un sustituto útil de cómo era el Sistema Solar al principio de su historia.
Utilizando el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA, Callas finalmente detectó un amplio disco de escombros alrededor de la estrella. En 2008, también informó haber visto un objeto brillante cerca del disco que parecía ser un planeta. Fue la primera vez que se tomaron imágenes de un exoplaneta directamente en longitudes de onda ópticas y se le denominó Fomalhaut b siguiendo las convenciones de nomenclatura estándar.
Ese aparente planeta ha desaparecido desde entonces. Los investigadores ahora creen que el objeto no es un planeta en absoluto, sino una nube de polvo formada cuando dos cuerpos masivos chocaron.
Cuando las nubes de polvo parecen planetas
“Este es un fenómeno nuevo, una fuente puntual que aparece en un sistema planetario y luego desaparece lentamente durante 10 años o más”, dijo Kalas. “Se hace pasar por un planeta porque los planetas también parecen puntos diminutos que orbitan alrededor de estrellas cercanas”.
Según lo brillantes que fueron los eventos de 2004 y 2023, los científicos estiman que los cuerpos en colisión tenían al menos 60 kilómetros (37 millas) de ancho. Eso es más de cuatro veces el tamaño del asteroide que chocó contra la Tierra hace 66 millones de años y provocó la extinción de los dinosaurios. Muchos asteroides y cometas de nuestro sistema solar son similares en tamaño, pero mucho más pequeños que los planetas enanos como Plutón.
“Fomalhat es mucho más joven que el Sistema Solar, pero cuando nuestro Sistema Solar tenía 440 millones de años, estaba lleno de planetas que chocaban entre sí”, dijo Kalas. “Es el período que estamos viendo, cuando estas colisiones violentas son donde mundos más pequeños están siendo creados con cráteres o incluso destruidos y reensamblados en diferentes objetos. En cierto sentido, es una mirada retrospectiva al período violento de nuestro sistema solar, cuando tenía menos de mil millones de años”.
Los nuevos hallazgos se describen en un artículo que se publicará en línea el 18 de diciembre en la revista ciencia.
Un laboratorio natural para el estudio de la formación planetaria
“El sistema Phomalhat es un laboratorio natural para investigar cómo se comportan los cuerpos planetarios durante las colisiones, lo que nos dice de qué están hechos y cómo se formaron”, dijo Mark Watt, coautor del estudio y profesor de astronomía en la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. “Lo interesante de esta observación es que nos permite estimar tanto el tamaño de los cuerpos en colisión como cuántos de ellos hay en el disco, información que es casi imposible de obtener de otra manera”.
Wyatt estima que alrededor de 300 millones de planetas de tamaño similar orbitan alrededor de Fomalhaut. Observaciones anteriores han detectado monóxido de carbono alrededor de la estrella, lo que indica que estos objetos son ricos en volátiles y se parecen mucho a los cometas helados que se encuentran en nuestro propio sistema solar.
Nubes de polvo como exoplanetas
Fomalhat se encuentra en la constelación austral de Piscis Austrinus y es 16 veces más brillante que nuestro Sol, lo que la convierte en una de las estrellas más brillantes visibles desde la Tierra. Cuando Callas comenzó a observar la estrella con el HST en 2004, descubrió un extenso anillo de escombros ubicado a 133 unidades astronómicas (AU) de la estrella. Esto es más de tres veces la distancia del Cinturón de Kuiper al Sol en nuestro Sistema Solar. Una AU es la distancia promedio entre la Tierra y el Sol, o 93 millones de millas.
El borde interior claramente definido del cinturón de escombros sugiere que planetas invisibles le están dando forma. Después de otra observación del HST en 2006, Kalas concluyó que un objeto brillante visible en las imágenes de 2004 y 2006 era un planeta. Reconoció en ese momento que podría ser una nube de polvo creada por una colisión, pero encontró esa explicación poco probable.
Las observaciones de seguimiento del HST en 2010, 2012, 2013 y 2014 cambiaron esa opinión. En la imagen final, el objeto conocido como Fomalhaut B ha desaparecido por completo.
Una segunda colisión confirma la explicación
Nueve años más tarde, después de varios intentos fallidos de volver a crear imágenes del sistema, Kalas obtuvo una nueva imagen del HST que muestra otro punto brillante cerca de la ubicación anterior. Esta fuente pasó a ser conocida como Fomalhaut cs1, que es la abreviatura de fuente circular 1. Un segundo objeto nuevo, llamado Fomalhaut cs2, apareció cerca, pero su ubicación descartó la posibilidad de que reapareciera el mismo objeto. Debido a que hubo una brecha de nueve años entre las imágenes de 2014 y 2023, los astrónomos no pueden decir exactamente cuándo se formó CS2 por primera vez.
En su nuevo análisis, Kalas y su equipo internacional examinaron la imagen de 2023 con una imagen de seguimiento de baja calidad tomada en 2024. Llegaron a la conclusión de que la luz reflejada por la nube de polvo creada por la colisión entre los dos planetas sólo podía interpretarse como luz solar.
Kalas observó que, si bien CS1 inicialmente se movía en línea con un planeta en órbita, su trayectoria se curvaba hacia afuera. Este comportamiento coincide con lo que se esperaría de pequeñas partículas de polvo expulsadas por la presión de la luz de la estrella. La presencia de CS2 refuerza la conclusión de que ambos objetos eran nubes de polvo, no planetas.
Lecciones para futuras misiones a exoplanetas
En 2022, la misión DART (Prueba de redirección de doble asteroide) de la NASA se estrelló intencionadamente contra la luna Dimorphos, que orbita alrededor del asteroide Didemos. Pero se estima que la nube que rodea a Fomalhout es mil millones de veces más grande.
Durante los siguientes tres años, Callas fue observada tanto con la cámara de infrarrojo cercano (NIRCAM) del telescopio espacial James Webb como con el HST. El objetivo es monitorear cómo cambia la nube de polvo con el tiempo, incluso si se expande y cómo se mueve a través del sistema. La nube ya es aproximadamente un 30 % más brillante que Fomalhaut cs1, y la observación de agosto de 2025 confirmó que cs2 sigue siendo visible.
De cara al futuro, Callas instó a tener precaución mientras los astrónomos se preparan para futuras misiones destinadas a obtener imágenes directas de exoplanetas.
“Estas colisiones que crean nubes de polvo ocurren en todos los sistemas planetarios”, dijo. “Una vez que comencemos a buscar estrellas con futuros telescopios sensibles como el Observatorio de Mundos Habitables, cuyo objetivo es obtener imágenes directas de exoplanetas similares a la Tierra, debemos tener cuidado porque estos puntos débiles que orbitan alrededor de una estrella pueden no ser planetas”.
Otros coautores incluyen al astrónomo investigador de UC Berkeley, Thomas Esposito; Jason Wang, ex estudiantes graduados de UC Berkeley, ahora en la Universidad Northwestern en Illinois, y Michael Fitzgerald, ahora en UCLA; el ex becario postdoctoral de UC Berkeley, Robert De Rosa, ahora en el Observatorio Europeo Austral en Chile; Maxwell Miller-Blancher de UC Santa Bárbara; Bin Ren de la Universidad de Xiamen, China; Maximilian Sommer de la Universidad de Cambridge; y Grant Kennedy de la Universidad de Warwick, Reino Unido. La investigación fue apoyada por la NASA (NAS5-26555, GO-HST-17139).
