Nueva imagen de ALMA revela planeta migrante en disco protoplanetario
14 Junio, 2019 / Tiempo de lectura: 5 minutes
Artículo científico Publicación ALMA KidsUna nueva imagen de alta resolución del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) reveló un disco protoplanetario con una zona externa aislada compuesta de un intrincado sistema de finos anillos y surcos, en vez de un anillo amplio y parejo como se esperaría ver en un disco como este. Al estar aisladas, estas estructuras nunca antes observadas, permitieron a un equipo de investigación proponer una explicación clara del fenómeno: un planeta migrante con una masa equivalente a diez veces la masa de la Tierra esculpe los finos anillos arrastrando partículas de polvo.
Encontrar vínculos directos entre los surcos observados en los discos protoplanetarios y las propiedades de los planetas abre nuevas posibilidades para investigar una población de planetas jóvenes extremadamente difíciles de investigar con otros métodos.
Si bien ALMA ha observado una gran cantidad de anillos y surcos en casi todos los discos protoplanetarios que ha estudiado en alta resolución, los orígenes de estas estructuras siguen siendo objeto de un intenso debate. A medida que la calidad de las observaciones ha aumentado, se han detectado anillos cada vez más numerosos y complejos, lo cual ha puesto en duda una explicación simple basada en los orígenes planetarios. Las nuevas observaciones realizadas con ALMA de HD169142, un disco protoplanetario situado a 370 años luz de la Tierra, en la constelación de Sagitario, permitió a un equipo dirigido por Sebastián Pérez, de la Universidad de Santiago de Chile, explicar la arquitectura aparentemente compleja de los sistemas de anillos protoplanetarios basándose en la presencia de un único planeta de baja masa.
Aunque fue ideado para excluir los discos con grandes surcos y agujeros, el DSHARP ALMA Large Program reveló, hace menos de un año, varios nuevos sistemas de anillos. Al no haber un surco claro que separe la zona externa, la superposición de múltiples anillos debida a la presencia de varios planetas impide dar explicaciones simples y claras como la que se propuso para HD169142. Por consiguiente, este particular sistema de anillos permite adoptar un método para interpretar la detallada arquitectura de la zona externa de los discos protoplanetarios, con procesos de formación de planetas de baja masa, con un tamaño de minineptuno. El hecho de que el anillo central esté más cerca del anillo interno es la primera evidencia de migración planetaria en observaciones de disco. El planeta se acerca más a la estrella, reduciendo su órbita, mientras empuja al anillo central con él.
“La alta fidelidad de ALMA nos ayudó a revelar una inesperada subestructura en el anillo externo de un sistema que se creía que no tenía anillos finos”, explica Sebastián Pérez, autor principal del estudio. “La comunidad ha hecho un gran progreso al interpretar estos finos anillos observados en los jóvenes sistemas planetarios. En este caso, un pequeño planeta que interactúa con diminutas partículas de polvo puede reproducir estos anillos en condiciones de aislamiento y revelar sus propiedades de forma indirecta. Este y otros experimentos similares abren nuevas posibilidades de caracterización de planetas extrasolares superjóvenes”.
Información adicional
ALMA es una asociación entre ESO (en representación de sus estados miembros), NSF (EE.UU.) y NINS (Japón), junto con NRC (Canadá), MOST y ASIAA (Taiwán), y KASI (República de Corea del Sur), en cooperación con la República de Chile. El Joint ALMA Observatory es operado por ESO, AUI/NRAO y NAOJ.
Esta investigación fue realizada gracias a financiamiento del Gobierno de Chile a través de la Iniciativa Científica Milenio (RC130007, MAD), de los proyectos CONICYT-Gemini 32130007, CONICYT-FONDECYT 1171624, 1171246, y 1191934, y también al apoyo del Comité Mixto ESO/Chile.
Imágenes
Observación de HD169142 con ALMA que muestra una zona externa compuesta de finos anillos y un surco doble. Estas finas estructuras nunca se habían observado antes en las partes externas de un disco, donde un gran surco separa el entorno protoplanetario en zonas externas e internas. Por otro lado, la imagen de ALMA en alta resolución también revela un brillante anillo interno que muestra señales de haber sido expuesto a perturbaciones dinámicas. Para efectos de comparación se muestra el tamaño del Sistema Solar definido por la órbita de Plutón. Crédito: N. Lira - ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); S. Pérez - USACH/UChile.
Comparación entre la imagen de ALMA y la simulación teórica del disco protoplanetario de HD169142. Simulación de un planeta con una masa equivalente a diez veces la masa de la Tierra esculpiendo las zonas externas de un disco protoplanetario. Los finos anillos están compuestos de partículas de polvo atrapadas en estructuras concéntricas por ondas de presión excitadas durante la interacción entre el planeta y el disco. Crédito: N. Lira - ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); S. Pérez - USACH/UChile.
Imagen de ALMA con etiquetas explicando la estructura del disco protoplanetario de HD169142. Crédito: N. Lira – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); S. Pérez – USACH/UChile.
