ALMA confirma predicciones sobre la interacción entre discos protoplanetarios y planetas
27 Enero, 2016 / Tiempo de lectura: 6 minutes
Nuevas observaciones con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) del disco que rodea a una joven estrella menos masiva que el Sol, confirman teorías sobre la interacción entre discos y planetas recién formados. Un equipo de astrónomos liderados por Héctor Cánovas de la Universidad de Valparaíso y del núcleo Milenio de Discos Protoplanetarios (MAD) observaron el anillo de polvo posiblemente esculpido por planetas en formación alrededor de la estrella Sz 91, a unos 650 años luz de la Tierra.
Los resultados obtenidos muestran el primer disco en torno a una estrella menor que la nuestra –tiene solo la mitad de la masa de nuestro Sol– que presenta de forma simultánea una migración de granos de polvo desde las zonas externas y signos evidentes de la interacción entre jóvenes planetas con el disco en la zona interior.
Los planetas nacen en discos de polvo y gas que rodean a las estrellas jóvenes y que los nutren de material, dejando la “huella” de esa interacción en la estructura del disco. Los modelos teóricos que estudian esta interacción predicen que los planetas gigantes “excavan” el disco protoplanetario, creando un “agujero” en la parte interna del disco, y evitando que las partículas de polvo de tamaño milimétrico (como granos de arena de playa) prosigan su camino hacia la estrella central. Al mismo tiempo, las partículas de polvo en las partes más externas del disco (las más alejadas de la estrella) se mueven hacia la estrella por la acción conjunta de la gravedad y fuerzas aerodinámicas (arrastre del gas).
La combinación de todos estos efectos debería crear una acumulación de polvo en el borde exterior del agujero. Como consecuencia de esto, un estrecho anillo podría ser visto en la emisión de aquellos discos que albergan planetas gigantes recién formados en su interior. Esto es precisamente lo que observa ALMA.
“La imagen proporcionada por ALMA muestra nítidamente un anillo de polvo alrededor de la joven estrella. Y se trata de un anillo sorprendentemente grande ya que posee más del triple de tamaño que la órbita de Neptuno (110 UA aprox. de radio)” explica Héctor Cánovas.
La imagen de ALMA muestra solo el anillo, ya que el radiotelescopio detecta las frías partículas de polvo que lo componen, y no a los planetas y la estrella pues están compuestos principalmente por gas caliente.
Ilustración artística del sistema Sz 91. El color azul representa el gas en el disco, que se extiende mucho más lejos que el anillo de polvo, y también se detecta en el interior del anillo. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Mark Garlick
“De acuerdo con el paradigma actual de interacciones planeta-disco, solo planetas gigantes orbitando las partes internas del disco pueden explicar la presencia de un anillo de radio tan grande”, señala Antonio Hales, astrónomo de ALMA y miembro del equipo de investigación.
La acumulación de granos de polvo en una estructura anular estrecha, como es el caso de Sz 91, podría favorecer la formación de más planetas, pues la alta densidad de partículas de polvo en el anillo proporcionaría las condiciones ideales para que las partículas de polvo se aglutinen y crezcan en tamaño hasta formar pequeños núcleos planetarios.
Imagen obtenida por ALMA del anillo de polvo que rodea a la joven estrella Sz 91. Este anillo está principalmente compuesto por partículas de polvo de tamaño milimétrico. La interacción entre varios planetas recién formados y el disco protoplanetario que aún rodea la estrella probablemente genera un anillo de polvo como el observado por ALMA.
“Los resultados de esta investigación demuestran que Sz 91 es un disco protoplanetario de suma importancia para el estudio de la formación planetaria, las interacciones entre disco-planeta, y la evolución de estos discos en torno a estrellas de baja masa, ya que Sz 91 muestra evidencias de todos estos procesos simultáneamente”, concluye Matthias Schreiber, coautor del estudio.
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Esta investigación fue presentada en un artículo titulado “A ring-like concentration of mm-sized particles in Sz 91” (“Un anillo de partículas de polvo de tamaño milimétrico en torno a Sz 91”), escrito por Héctor Cánovas y colaboradores, que será publicada en la revista especializada Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) próximamente.
El equipo de investigación está compuesto por Héctor Cánovas, Claudio Cáceres, Matthias Schreiber, Adam Hardy (todos de la Universidad de Valparaíso y del núcleo Milenio de Discos Protoplanetarios (MAD) de Chile), Lucas Cieza (Universidad Diego Portales y MAD de Chile), Francois Ménard (UMI, CNRS y Universidad de Chile) y Antonio Hales (JAO-ALMA, Chile).
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación 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 Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), 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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