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ALMA revela detalles de formación planetaria alrededor de estrella binaria
Sábado 13 de Febrero de 2016

Gracias a ALMA, un equipo de astrónomos hizo una nueva observación, más detallada, del principio de un proceso de formación planetaria alrededor de una estrella binaria. Los investigadores descubrieron que en las zonas externas del disco protoplanetario hay una capa de polvo con una asombrosa forma de medialuna, que llama la atención por casi no contener gas. Los resultados de este estudio, presentados en la cumbre anual de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS, en su sigla en inglés) en Washington D. C., echa nuevas luces sobre el potencial de un sistema binario en materia de formación planetaria.

Los astrónomos aún no logran entender del todo cómo se forman los planetas en los sistemas con estrellas binarias. Los primeros modelos planteaban que la lucha gravitacional entre dos cuerpos estelares podía enviar los planetas jóvenes en órbitas inusuales, y acaso expulsarlos completamente de su sistema o hacerlos chocar contra sus estrellas. Sin embargo, las observaciones han revelado la existencia de planetas que mantienen órbitas sorprendentemente estables alrededor de las estrellas gemelas.

Con el fin de comprender mejor cómo se forman y evolucionan estos sistemas, los astrónomos usaron el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar el disco protoplanetario que rodea a HD 142527, una estrella binaria situada a unos 450 años luz de la Tierra, en un cúmulo de jóvenes estrellas conocido como la Asociación Escorpio-Centauro.

Este sistema está compuesto por una estrella principal que tiene más del doble de la masa de nuestro Sol y una compañera más pequeña, que tiene aproximadamente un tercio de la masa de nuestro Sol. Entre ellas hay una distancia de 1.600 millones de kilómetros: un poco más de la distancia que separa al Sol de Saturno. En estudios anteriores hechos con ALMA se revelaron detalles sorprendentes de la estructura de los discos interno y externo del sistema.

“Se sabe desde hace tiempo que este sistema binario tiene una corona de polvo y gas donde se forman planetas”, señala Andrea Isella, astrónomo de la Rice University de Houston (Texas). “Las nuevas imágenes de ALMA revelan detalles hasta ahora desconocidos sobre los procesos físicos que rigen la formación de planetas alrededor de este sistema binario, y quizás de muchos más”.

Anillos de moléculas

Imagen compuesta del sistema binario HD 142527 a partir de datos obtenidos por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, donde se aprecia un arco de polvo (en rojo) y un anillo de monóxido de carbono (azul y verde). El arco rojo carece de gas, lo cual es un indicio de que el monóxido de carbono puede haberse congelado y formado una capa de hielo sobre los granos de polvo en esa zona. Los astrónomos creen que este fenómeno podría favorecer la formación de planetas. Créditos: Andrea Isella/Rice University; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (NRAO/ESO/NAOJ) | Descargar imagen

Los planetas se forman a partir de los cúmulos de polvo y gas en expansión alrededor de estrellas jóvenes. Los pequeños granos de polvo y los bolsos de gas terminan aglomerándose por efecto de la gravedad y formando aglomeraciones cada vez más grandes que dan origen a asteroides y planetas. Sin embargo, se desconocen los pormenores de este proceso. Usando ALMA para estudiar una gran cantidad de discos protoplanetarios, los astrónomos esperan entender mejor las condiciones que propician la formación de planetas en todo el Universo.

Las nuevas imágenes tomadas en alta resolución por ALMA muestran un amplio anillo elíptico alrededor de HD 142527. El disco empieza sorprendentemente lejos de la estrella central, a una distancia equivalente a unas 50 veces la que nos separa de nuestro Sol. La mayor parte del disco está compuesta por gas, donde hay dos tipos de monóxido de carbono (13CO y C180), pero se aprecia una notoria merma de gas en un arco gigante que se extiende por casi una tercera parte del disco.

Anillos de moléculas

Imagen compuesta del sistema binario HD 142527 a partir de datos obtenidos por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, donde se aprecia un arco de polvo (en rojo) y un anillo de monóxido de carbono (azul y verde). El arco rojo carece de gas, lo cual es un indicio de que el monóxido de carbono puede haberse congelado y formado una capa de hielo sobre los granos de polvo en esa zona. Los astrónomos creen que este fenómeno podría favorecer la formación de planetas. Los dos puntos en el centro representan las dos estrellas del sistema. Créditos: Andrea Isella/Rice University; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (NRAO/ESO/NAOJ) | Descargar imagen

Esta nube de polvo en forma de medialuna puede ser el resultado de fuerzas gravitacionales únicas de las estrellas binarias, y también puede ser la clave de los procesos de formación planetaria, propone Isella. Es probable que la falta de gases sea el resultado de su congelamiento y posterior formación de una fina capa de hielo sobre los granos de polvo.

“La temperatura es tan baja que el gas se convierte en hielo y se pega a los granos”, explica Isella. “Se cree que este proceso aumenta la capacidad del polvo de mantenerse aglomerado, lo cual favorecería mucho la formación de planetesimales y, en última instancia, de planetas”.

Anillos de moléculas

Representación artística del sistema binario HD 142527 a partir de datos obtenidos con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Aquí se aprecia un arco de polvo (en rojo) dentro del disco protoplanetario. El arco rojo carece de gas, lo cual es un indicio de que el monóxido de carbono puede haberse congelado y formado una capa de hielo sobre los granos de polvo en esa zona. Los astrónomos creen que este fenómeno podría favorecer la formación de planetas. Los dos puntos en el centro representan las dos estrellas del sistema. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) | Descargar imagen

“Llevamos 20 años estudiando discos protoplanetarios”, prosigue. “Podemos volver a observar unos cuantos cientos o incluso miles de discos con ALMA para encontrar nuevos detalles que nos sorprenderán. Esa es la belleza de ALMA. Cada vez que obtenemos nuevos datos, es como abrir un regalo. No sabemos lo que contiene”.

El sistema HD 142527 será objeto de un artículo encabezado por el estudiante de posdoctorado de la Rice University Yann Boehler, quien trabaja en el grupo de Isella.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), laFundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.



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