miércoles, 26 de diciembre de 2012

Estructura en espiral de un disco protoplanetario puede revelar la existencia de exoplanetas

Figura 1

Un equipo internacional de astrónomos, empleando el instrumento HiCIAO instalado en el telescopio Subaru, han sido capaces de observar un disco alrededor de la joven estrella SAO 206462. Consiguieron imágenes claras y detalladas del disco y descubrieron que tiene una estructura en espiral con brazos discernibles.

Sobre la base de sus observaciones, y de acuerdo a los modelos existentes sobre las densidades en espiral de los discos, el equipo sospecha que los procesos dinámicos que provocan esta estructura de deban a la presencia de planetas en el disco, cuyos movimientos alrededor de la estrella generen estas formas.

Esta investigación puede servir de base para establecer otro método indirecto de detección de exoplanetas.

Se sabe que los planetas se forman en discos de polvo y gas que rodean a las estrellas, denominados discos protoplanetarios. Sin embargo, la composición de estos discos y los procesos dinámicos previos a la formación de los planetas siguen siendo un misterio. La brillante luz de la estrella central hace que sea muy difícil detectar objetos débiles próximos a ellas, por lo que es muy complicado obtener imágenes detalladas de los discos.

Las investigaciones recientes con HiCIAO han superado algunos de estos obstáculos. Al tener la capacidad de poder enmarcaras la brillante luz de la estrella central, este instrumento puede detectar características más detalladas del disco de la estrella y de los objetos que contiene. La estructura en espiral del disco puede revelar la existencia de planetas. En la figura 2 se puede apreciar la comparación entre el modelo teórico y los datos observacionales. La línea roja punteada representa la forma del disco basado en el modelo de la teoría de la densidad de onda. La imagen muestra que los datos obtenidos se ajustan a las predicciones teóricas.


Figura 2

SAO 206462 o HD 135344B está a unos 460 años luz de la Tierra en la constelación de Lupus y tiene una edad de unos 9 millones de años. El radio del disco posee aproximadamente 20 mil millones de kilómetros, unas cinco veces la distancia de Neptuno al Sol.

La imagen obtenida por los científicos de HD 135344B revela claramente la estructura espiral del disco, que indica sus propiedades si la analizamos con la teoría de la densidad de onda. Esta teoría también se emplea para explicar la estructura de las galaxias espirales. Se postula que un disco  giratorio genera zonas de mayor densidad, llamadas "ondas de densidad espiral", debido a la rotación diferencial. La concentración de este material denso crece formándose este patrón espiral. Un proceso similar puede estar ocurriendo en SAO 206462.

El equipo fue capaz de utilizar el modelo para estimar la temperatura del disco sobre la base de procesos dinámicos y predecir así la evolución de las estructuras en espiral. Los datos de las observaciones se ajustan al modelo. A pesar de que no podían identificar específicamente el origen de las espirales, es posible que los planetas incrustados en el disco puedan ser los catalizadores para el desarrollo de esta estructura. Si un planeta ya se ha formado en un disco, su gravedad puede producir una onda de densidad, que luego puede dar lugar a la creación de una estructura en espiral en el disco protoplanetario. (Figura 3).

Figura 3


A pesar de que la imagen observada no muestra necesariamente la existencia de un exoplaneta, existe la posibilidad de que un planeta en el disco genere la onda de densidad observada. Esta es la primera vez que la teoría de la densidad de onda se ha aplicado a la medición de las características de un disco protoplanetario. La investigación da un paso importante en la explicación de cómo se podría formar un disco espiral y podría marcar el desarrollo de otro método indirecto para descubrir planetas.



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