Una imagen de ALMA de la estrella HD 163296 y su disco protoplanetario como se ve en el polvo. Nuevas observaciones sugirieron que dos planetas, cada uno del tamaño de Saturno, están en órbita alrededor de la estrella. Estos planetas que aún no están completamente formados, se revelaron en la doble huella que dejaron tanto en el polvo como en las porciones de gas del disco protoplanetario de la estrella. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Andrea Isella, B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)
Los astrónomos de la Universidad de Rice y sus colegas han mapeado por primera vez gases en tres anillos oscuros alrededor de una estrella distante. Los anillos marcan espacios donde se cree que los planetas se formaron a partir de polvo y gas alrededor de la estrella.
Todos los anillos alrededor de HD 163296 están libres de polvo, y el equipo internacional de investigadores dirigido por la astrónoma de Rice Andrea Isella está seguro de que los planetas, probablemente gigantes gaseosos con masas comparables a Saturno, son responsables de limpiar los más externos. Pero el anillo interior tiene mucho más monóxido de carbono que los otros dos, llevándolos a creer que no existe ningún planeta allí. Eso permanece sin explicación él dijo.
"La brecha interior es misteriosa, "Dijo Isella." Lo que sea que esté creando la estructura está quitando el polvo, pero todavía hay mucho gas ".
La obra aparece esta semana en Cartas de revisión física .
Solo 20 años después de que se descubrió el primer exoplaneta, los astrónomos están comenzando a aprender cómo se forman los planetas. Miles de planetas están ahora en la base de datos, y los científicos continúan mejorando su capacidad para analizarlos en busca de características de soporte vital.
Uno de los objetivos del Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile, el radiotelescopio más grande del mundo utilizado en la investigación, es estudiar sistemas protoplanetarios. Su mecánica ayudará a los científicos a comprender cómo se formaron los planetas como la Tierra. (Los radiotelescopios detectan las ondas electromagnéticas únicas emitidas por elementos y compuestos en el espacio, permitiendo identificarlos y medirlos).
La estrella objetivo del equipo dirigido por Rice, a casi 400 años luz de distancia y se observa mejor desde el hemisferio sur, es uno de los muchos conocidos por tener un gran disco de polvo y gas, Dijo Isella.
"Del material que formó este disco, aproximadamente el 1 por ciento son partículas de polvo y el 99 por ciento es gas, "Dijo Isella." Así que si solo ves el polvo, no se puede saber si un anillo fue formado por un planeta u otro fenómeno. Para distinguir y saber realmente si hay planetas o no, necesitas ver qué está haciendo el gas, y en este estudio, por primera vez, podemos ver tanto el polvo como el gas ".
Impresión artística del disco protoplanetario que rodea a la joven estrella HD 163296. Al estudiar los perfiles de polvo (marrón rojizo) y gas monóxido de carbono (azul claro) del disco, Los astrónomos dirigidos por Andrea Isella de la Universidad de Rice descubrieron pruebas tentadoras de que se están formando dos planetas en los dos espacios de polvo exteriores del disco. Crédito:B. Saxton / NRAO / AUI / NSF
Los anillos exteriores están a 100 y 160 unidades astronómicas de HD 163296. (Una unidad es la distancia desde el centro del sol a la Tierra). Eso es mucho más lejos de la estrella de lo que antes se pensaba posible para la formación de planetas. La estrella está demasiado lejos de la Tierra para la observación directa de los planetas, sin embargo, la evidencia del nuevo estudio muestra que es probable que estén allí, limpiar el polvo y el gas de los anillos exteriores de manera muy similar a los asteroides en órbita llamados satélites pastores, despejar el espacio entre los anillos alrededor de Saturno, Dijo Isella.
El anillo interior, 60 unidades astronómicas de su estrella, mostró una concentración mucho mayor de los tres isótopos de monóxido de carbono medidos en relación con el polvo.
"Los teóricos han propuesto otros fenómenos que pueden formar anillos oscuros sin planetas, Isella dijo. Los investigadores sospechan uno en particular:una falta de turbulencia entre las moléculas de gas no ionizado en una inestabilidad magnetorrotacional "zona muerta" que permite que el gas y el polvo se condense en un anillo similar a Saturno en el borde de la zona oscura. El anillo también puede aparecer en la línea de congelación de monóxido de carbono, donde el gas se enfría lo suficiente como para condensarse.
Imagen compuesta del disco protoplanetario que rodea a la joven estrella HD 163296. El área roja interior muestra el polvo del disco protoplanetario. El disco azul más amplio es el gas de monóxido de carbono en el sistema. ALMA observó que en los dos huecos exteriores del polvo, hubo una caída significativa en la concentración de monóxido de carbono, sugiriendo que allí se están formando dos planetas. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)
Los resultados sentaron las bases para una nueva ronda de observaciones que recién comienza en ALMA. La iniciativa de Isella de estudiar 20 estrellas con discos protoplanetarios es uno de los dos "grandes programas" (de 24 propuestas) aceptados por el telescopio. "'Programa grande' significa que solicita mucho tiempo de telescopio, más de 50 horas, "Dijo Isella." El otro que aceptaron analizará las emisiones de una galaxia al comienzo del universo.
"Significa que nuestro tema es considerado por la comunidad astronómica como una de sus más altas prioridades, " él dijo.
Isella dijo que los investigadores también volverán a HD 163296 para saber qué otros elementos hay en el disco y los anillos. Hacer un inventario les ayudará a determinar qué tipo de planeta podría formarse a partir del material que está fácilmente disponible.
"Si conocemos la química del material que forma un planeta, podemos entender la química del planeta, ", dijo. La proximidad a la estrella también es importante. Por ejemplo, el agua tiene que estar lo suficientemente lejos de una estrella para congelarse alrededor de los granos y permitir que se agreguen.
Investigadores de la Universidad de Rice dirigieron el primer mapeo de gases en anillos alrededor de una estrella distante con el poderoso radiotelescopio ALMA. En el sentido de las agujas del reloj desde la esquina superior izquierda:Yann Boehler, Shanfei Liu, Andrea Isella, Luca Ricci y Erik Weaver. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Existe la posibilidad de que sistemas como HD 163296 y HL Tauri, dos de los tres primeros (con TW Hydrae) observados por ALMA para mostrar anillos protoplanetarios, son anomalías, él dijo. "Ahora la pregunta es si todos los discos protoplanetarios son así. ¿Todos tienen esta estructura? Existe la preocupación de que este objeto y HL Tauri sean fenómenos". "Dijo Isella.
Las respuestas deben llegar cuando se complete la encuesta de 20 estrellas. "No comenzaremos a obtener los datos hasta el próximo septiembre, pero nos dirá mucho, " él dijo.
