Revelando nuevas zonas de formación planetaria

Se sabe que gran parte de las estrellas tienen al menos un exoplaneta orbitando a su alrededor. Se sabe que están ahí. Lo que no se sabe todavía son ciertos aspectos que conciernen. La formación planetaria. Para abordar este problema se están estudiando los discos de gas y polvo existentes alrededor de estrellas jóvenes a partir de los cuales surgen estos planetas. Debido a la distancia que se encuentran estas grandes nubes discoidales, un equipo de científicos liderado por Nienke van der Marel del Observatorio de Leiden (Países Bajos), echó mano de la potencia del conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para investigarlas.

Esquema donde se muestra cómo el polvo (marrón) y el gas (azul) se distribuyen alrededor de la estrella, y cómo un planeta joven está limpiando el hueco central | Créditos: ESO/M. Kornmesser.

Concretamente analizaron un tipo concreto de estos discos protoplanetarios llamados discos de transición, que muestran una sorprendente ausencia de polvo en la región más próxima a la estrella. Esta ausencia viene hipotetizada fundamentalmente dos teorías:

Los fuertes vientos estelares e intensa radiación estelar barren el polvo desde dentro hacia fuera en un proceso llamado fotoevaporación.
Los jóvenes planetas masivos en proceso de formación podrían ser los causantes de la eliminación del polvo próximo a la estrella a medida que la orbitan.

El problema es que esas zonas son difíciles de analizar porque están demasiado cerca de su estrella, como por ejemplo el disco que rodea la estrella HD 100546 (K.M. Pontoppidan et al., 2008, ApJ 684-1323). Pero gracias a ALMA y a su gran sensibilidad y nitidez ha permitido al equipo de científicos representar la distribución de gas y polvo en cuatro de estos discos de transición.

Imagen de ALMA que combina una vista del polvo (naranja) y del gas (azul) alrededor de la joven estrella HD 135344B. El agujero más pequeño en el gas interior es un signo indicador de la presencia de un planeta joven que está limpiando el disco. La barra indica el diámetro de la órbita de Neptuno en el Sistema Solar, esto es, 60 Unidades Astronómicas | Créditos: ALMA (ESO/NOAJ/NRAO).

Los resultados explican claramente esos espacios vacíos, donde todo apunta a que los planetas masivos de reciente formación despejaron el gas a medida que se movían es sus órbitas, y además, atraparon las moléculas de polvo de regiones más alejadas, reafirmando los resultados de investigaciones anteriores (N. van der Marel et al., 2013, Sci 1199-1202). «Observaciones anteriores ya habían entregado indicios de la presencia de gas en el interior de los vacíos de polvo, el gran vacío señala claramente la presencia de planetas con varias veces la masa de Júpiter, creando estas cavernas a medida que se mueven rápidamente a través del disco», explica van der Marel.

Y para terminar, estas observaciones se llevaron a cabo utilizando tan solo una décima parte del poder de resolución de ALMA ya que se realizó cuando la mitad de las antenas del conjunto todavía estaba en construcción, por lo que la potencia real que nos ofrece este instrumento nos proporcionará resultados que todavía no somos capaces de imaginar.

Esta investigación fue presentada en la revista Astronomy & Astrophysics un artículo titulado “Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologs with ALMA”, por N. van der Marel et al.

Referencias:
– Resolved gas cavities in transitional disks inferred from C O isotopologues with ALMA (N. van der Marel et al., 2015, Astronomy & Astrophysics, arXiv:1511.07149v2)
– A Young Protoplanet Candidate Embedded in the Circumstellar disc of HD 100546 (K.M. Pontoppidan et al., 2008, Astrophysical Journal 684-1323)
– A major asymmetric dust trap in a transition disk (N. van der Marel et al., 2013, Science 1199-1202)
– ALMA revela zonas de formación planetaria
– ALMA Reveals Planetary Construction Sites