lunes, 12 de noviembre de 2012

Una brecha en un disco protoplanetario puede indicar la presencia de varios planetas

Figura 1
Un amplio equipo internacional de astrónomos dirigidos por Jun Hashimoto (Observatorio Astronómico Nacional de Japón) y Ruobing Dong (Universidad de Princeton) han empleado el telescopio Subaru, con su sistema de óptica adaptativa, para observar y examinar a PDS 70, una estrella joven de 10 millones de años de edad y que cuenta con una masa similar a la del Sol. Las imágenes capturadas en las observaciones muestran claramente una brecha gigante dentro del disco protoplanetario, el más grande jamás encontrado en estrellas similares al Sol.

Un disco protoplanetario es la cuna de la formación de nuevos planetas. La fuerza de gravedad generada por los planetas recién nacidos pueden modelar el disco creando grandes huecos en él. Los investigadores creen que la brecha en el disco protoplanetario PDS 70 puede ser consecuencia del nacimiento de múltiples planetas. Las imágenes de alto contraste de las observaciones permitieron a los investigadores  estudiar los detalles del disco, lo que les permitió posteriomente revelar directamente el lugar de formación de uno y  posiblemente más planetas. Los científicos están tratando ahora de localizar estos planetas.

Los discos protoplanetarios que orbitan en torno a las estrellas similares al Sol poseen los materiales con los que se forman los planetas como la Tierra. Los investigadores estudian estos discos para comprender cómo se produce la formación y evolución de los planetas en su interior. Los discos alrededor de estrellas más masivas tienden a ser más prolongados y brillantes, y por lo tanto,más fáciles de estudiar en detalle. Por ello las estrellas menos masivas representan un desafío para los astrónomos. El objetivo del proyecto SEEDS, iniciado en 2009, es precisamente el estudio de discos protoplanetarios en estrellas poco masivas.


Figura 2
Como parte de este proyecto, los científicos examinaron la estrella PSD 70 que se encuentra en la constelación de Centauro, a unos 460 años luz de la Tierra, y que posee el 90% de la masa solar. Su edad se ha estimado en 10 millones de años, por lo que para una estrella de este tipo, que viven unos 10 mil millones de años, es muy joven. Nuestro Sol tiene una edad de 4.600 millones de años. Observaciones anteriores con el VLT revelaron la presencia de un disco protoplanetario en esta estrella, pero no fueron capaces de determinar su estructura.

Las observaciones con el instrumento HiCIAO, instalado en el telescopio Subaru, muestran claramente un espacio de baja densidad entre PDS 70 y el borde interno del disco que la rodea, con un radio estimado de 70 U.A. La figura 1 muestra la zona más oscura en la vecindad de la estrella, lo que significa que hay menos material en esa zona. Las imágenes de alto contraste de HiCIAO han permitido este descubrimiento.

El enorme tamaño de la brecha en el disco de 70 PDS llevó a los científicos ha preguntarse cómo se había formado. Al estudiar los detalles de su distribución en el espectro de la propia estrella y del disco, localizaron otro disco a una distancia de tan sólo 1 U.A. La figura 2 ilustra la estructura de este doble disco. El disco interior, mucho más pequeño, está muy cerca de la estrella, pero las observaciones actuales no muestran muy claramente su estructura debido a que la luz de la estrella nos impide analizarlo mejor. La fuerza gravitacional de uno o varios planetas situados en ese disco podrían explicar su estructura, ya que pueden separar el material del disco y crear una brecha en él. Para un sólo planeta sería muy difícil crear una brecha tan grande, por lo que los investigadores creen que podría haber varios cuerpos generando este vacío. Sin embargo, la detección de estos planetas es muy difícil, porque la luz dispersada por el disco oscurece la luz tenue de los propios planetas.

Subaru
Las imágenes de alto contraste logradas con HiCIAO han revelado estos detalles sorprendentes en el disco protoplanetario de PDS 70. El líder del equipo, Jun Hashimoto (NAOJ), comentó: "Gracias a la potente combinación del telescopio Subaru y HiCIAO, estamos en condiciones de analizar discos protoplanetarios en estrellas de tamaño similar al Sol. PDS 70 muestra cómo podría haber sido nuestro propio Sistema Solar en la infancia, por lo que quiero continuar con este tipo de investigaciones para comprender la historia de la formación planetaria". Ruobing Dong agregó: "Sería ideal poder obtener imágenes de los planetas en su proceso de formación en los discos protoplanetarios para poder aprender cuándo, dónde y cómo se forman estos mundos".

El equipo es consciente del reto que plantea el encontrar estos planetas muy débiles en comparación con el brillo de sus discos protoplanetarios. Además, la actividad y variabilidad de la joven estrella, hace que estas observaciones sean aún más difíciles. La detección de planetas gigantes es más fácil, debido a que causan una perturbación gravitatoria mayor en los discos de polvo. Estos planetas crean brechas mayores en los discos, por lo que es más fácil obtener imágenes de ellos. "El hueco tallado en PDS 70 podría haber sido producido por un conjunto de planetas gigantes, lo que permitiría el estudio directo de planetas en pleno proceso de formación",  comentó Ruobing.


Más información en el enlace.

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada