Probables lunas en un disco circumplanetario

Se sabe que los planetas se forman en discos protoplanetarios de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes. Conforme aumenta el tamaño del protoplaneta, va tallando un rastro vacío en el disco cada vez más evidente. Esto indica que el planeta está creciendo conforme acreta material del disco. En este proceso de acreción, un planeta también puede llegar a formar un disco propio a su alrededor conocido como disco circumplanetario.

En este disco circumplanetario se pueden dar procesos similares a los que ocurren en el disco circunestelar. De ese modo, se pueden llegar a formar satélites alrededor del planeta. Por supuesto, no es la única manera de formar satélites. El ejemplo más claro es nuestra Luna que no se formó así, sino que se fraguó a raíz del impacto de Theia -un cuerpo del tamaño de Marte- contra la Tierra. Nuestra Luna se formó a partir de los fragmentos desprendidos a raíz de este impacto.

Disco circumplanetario en PDS 70c

Ahora, y por primera vez, un estudio científico muestra una clara detección de un disco circumplanetario donde se podrían estar formando satélites. Es lo que afirma Myriam Benisty de la Universidad de Grenoble (Francia) y la Universidad de Chile, que ha liderado la investigación. «Nuestras observaciones con ALMA se obtuvieron a una resolución tan exquisita que pudimos identificar claramente que el disco está asociado con el planeta y pudimos restringir su tamaño».

disco circumplanetario
Imagen tomada por ALMA del disco circunestelar de PDS 70 donde se aprecia el disco circumplanetario de PDS 70c situado a la derecha de la estrella a medio camino entre ésta y el disco circunestelar || Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al. (Ampliar).

El disco circumplanetario en cuestión rodea al exoplaneta PDS 70c, un gigante gaseoso que se encuentra orbitando a la estrella PDS 70, que está situada a casi 400 años luz de distancia en dirección a la constelación de Centaurus. Y aunque no es la primera vez que los científicos detectan indicios de la presencia de un disco en el que se puede estar formado una luna (Isella, 2019), sí que es la primera vez que se confirma la detección.

Poniendo cifras al tamaño de este disco, y gracias a la precisión de los datos a la que alude Benisty, tiene un tamaño de aproximadamente 1 UA, es decir, la distancia del Sol a la Tierra o lo que es lo mismo, 150 millones de Km. Además, se estima que tiene la suficiente masa como para formar tres satélites del tamaño de la Luna. Pero el estudio va más allá porque también servirá para poner a prueba nuevas teorías sobre la formación planetaria.

¿Cómo es el sistema de PDS 70?

A día de hoy se han detectado más de 4000 exoplanetas, la mayoría de ellos en sistemas maduros. Concretamente, el sistema PDS 70 está formado por al menos dos cuerpos:

  • PDS 70b fue detectado con el instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) del VLT y es un tipo Saturno (Keppler, 2018; Müller, 2018) por su masa.
  • PDS 70c fue detectado con el instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) y es un tipo Júpiter (Haffert, 2019) por su masa.

«Son los dos únicos exoplanetas detectados hasta ahora que aún están en proceso de formación», explica Miriam Keppler, investigadora del Instituto Max Planck de Astronomía (Alemania) y una de las coautoras del estudio. «Este sistema nos ofrece una oportunidad única para observar y estudiar los procesos de formación de planetas y satélites», explica Stefano Facchini, investigador Fellow de ESO que también participa en la investigación.

PDS 70c
Imagen tomada por ALMA donde se muestra el detalle del disco circumplanetario de PDS 70c donde se podría estar formando al menos una luna || Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al. (Ampliar).

Información adicional del disco circumplanetario

Ahora, con las últimas observaciones de alta resolución de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) sobre este sistema, se ha obtenido más información sobre estos dos exoplanetas. Además de confirmar la detección de este disco circumplanetario, descubrieron que PDS 70b no muestra evidencia clara de tener este tipo de disco por lo que se piensa que PDS 70c se llevó toda la materia. No en vano, es un planeta de mayor tamaño que su compañero.

En resumen, y como dice Facchini, «todavía no está claro cuándo, dónde y cómo se forman los planetas y las lunas». Y es que la comunidad astronómica todavía no entiende por completo los detalles de estos procesos pero investigaciones como éstas arrojan luz sobre esas incógnitas.

Referencias

  • Primera detección inequívoca de un disco formador de lunas alrededor de un exoplaneta. eso2111es – Comunicado científico (Ver).
  • Astronomers make first clear detection of a moon-forming disc around an exoplanet. eso2111 – Science Release (Ver).
  • ‘Moon-forming’ Circumplanetary Disk Discovered in Distant Star System. NRAO News (Ver).

Artículos científicos relacionados

Benisty, M. et al. A Circumplanetary Disk Around PDS 70c. The Astrophysical Journal Letters, 916 L2 (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/ac0f83 (Ver) (PDF).

Haffert, S., Bohn, A., de Boer, J. et al. Two accreting protoplanets around the young star PDS 70. Nature Astronomy, 3, 749 – 754 (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0780-5 (Ver).

Isella, A. et al. Detection of Continuum Submillimeter Emission Associated with Candidate Protoplanets. Astrophysical Journal Letters, 879 L25 (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/ab2a12 (Ver) (PDF).

Keppler, M. et al. Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70. Astronomy & Astrophysics, 617 A44 (2018). DOI: 10.1051/0004-6361/201832957 (Ver).

Müller, A. et al. Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk. Astronomy & Astrophysics, 617 L2 (2018). DOI: 10.1051/0004-6361/201833584 (Ver).

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