ALMA revela el lugar de nacimiento de un sistema planetario

13 Diciembre, 2024 / Tiempo de lectura: 7 minutes

Acumulación de polvo forma un nuevo planeta más allá de los planetas recién formados

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha observado con éxito un lugar de formación planetaria al detectar una alta concentración de granos de polvo, un material que forma planetas, al exterior de las órbitas de los planetas recién formados. Un equipo de investigación internacional dirigido por Kiyoaki Doi, entonces estudiante de doctorado en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) y la Universidad de Estudios Avanzados de SOKENDAI, y actualmente investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de Astronomía, realizó con ALMA observaciones de alta resolución de un disco protoplanetario alrededor de una estrella joven llamada PDS 70. El objeto alberga dos planetas conocidos, y las nuevas observaciones revelaron una acumulación localizada de granos de polvo fuera de las órbitas planetarias. Este hallazgo sugiere que los planetas ya formados acumulan el material para un planeta y facilitan la posible formación del próximo planeta. Este trabajo contribuye a revelar el proceso de formación de sistemas planetarios compuestos por múltiples planetas, como el Sistema Solar.

Hasta la fecha, se han identificado más de 5.000 planetas tanto dentro como fuera del Sistema Solar. En algunos casos, componen sistemas planetarios compuestos por múltiples planetas. Se cree que estos planetas se originan a partir de granos de polvo de tamaño micrométrico en los discos protoplanetarios que rodean a las estrellas jóvenes. Sin embargo, se desconoce cómo estos granos de polvo se acumulan localmente y conducen a la formación de sistemas planetarios.

PDS 70 es el único objeto celeste conocido con planetas ya formados, confirmados por observaciones ópticas e infrarrojas, dentro de un disco protoplanetario. Revelar la distribución de los granos de polvo en este objeto proporcionará información sobre cómo los planetas ya formados interactúan con el disco protoplanetario circundante y potencialmente influyen en la formación planetaria posterior. Observaciones anteriores con ALMA a 0,87 mm revelaron emisiones en forma de anillo provenientes de los granos de polvo fuera de las órbitas planetarias. Sin embargo, la fuente de emisión podría ser ópticamente gruesa (opaca, con granos de polvo en el lado cercano que oscurecen los que están detrás de ellos), y la distribución de emisiones observada podría no reflejar con precisión la distribución de los granos de polvo.

Los investigadores, dirigidos por Kiyoaki Doi, realizaron observaciones de alta resolución del disco protoplanetario alrededor de PDS 70 a una longitud de onda de 3 mm con ALMA. Las observaciones a 3 mm son ópticamente más delgadas (más transparentes), lo que proporciona una distribución de los granos de polvo de manera más confiable. Las nuevas observaciones mostraron una distribución diferente a las observaciones anteriores a 0,87 mm. Revelaron que la emisión de polvo se concentra en una dirección específica dentro del anillo de polvo fuera de los planetas. Esto sugiere que los granos de polvo, los componentes básicos de los planetas, se acumulan en una región estrecha y forman un grupo localizado.

El cúmulo de polvo fuera de los planetas sugiere que los planetas ya formados interactúan con el disco circundante, concentrando los granos de polvo en una región estrecha en el borde exterior de su órbita. Se cree que estos granos de polvo agrupados crecen hasta formar un nuevo planeta. La formación de sistemas planetarios, como el Sistema Solar, se puede explicar por la formación secuencial de los planetas desde el interior hacia el exterior mediante la repetición de este proceso. Este trabajo de observación capturó cómo los planetas ya formados interactúan con su entorno y desencadenan la formación del siguiente planeta, lo que contribuye a nuestra comprensión de la formación de sistemas planetarios.

Kiyoaki Doi, quien dirigió este trabajo, dice: "Un objeto celeste está formado por múltiples componentes, cada uno de los cuales emite radiación en diferentes longitudes de onda. Por lo tanto, observar el mismo objeto en múltiples longitudes de onda ofrece una perspectiva única sobre el objetivo. En PDS 70, los planetas se descubrieron en longitudes de onda ópticas e infrarrojas, mientras que el disco protoplanetario se observó en longitudes de onda milimétricas. Este trabajo muestra que el disco exhibe diferentes morfologías, incluso dentro del rango de longitud de onda de observación de ALMA. Esto pone de relieve la importancia de las observaciones en distintas longitudes de onda, incluidas las observaciones en múltiples longitudes de onda con ALMA. La observación de múltiples componentes de un objetivo con diversas configuraciones de observación y con diferentes telescopios es necesaria para una comprensión integral de todo el sistema”.

Información adicional

Los resultados de este trabajo fueron publicados en Astrophysical Journal Letters por Doi et al., “Asymetric Dust Accumulation of the PDS 70 Disk Revealed by ALMA Band 3 Observations”.

Este comunicado está basado en el publicado por NAOJ, socio de Asia del Este de ALMA.

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 Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), 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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