La Nube Molecular de Tauro, fotografiado aquí por el Observatorio Espacial Herschel de la ESA, es una región de formación de estrellas a unos 450 años luz de distancia. El marco de la imagen cubre aproximadamente 14 por 16 años luz y muestra el resplandor del polvo cósmico en el material interestelar que impregna la nube. revelando un intrincado patrón de filamentos salpicado con algunos compactos, núcleos brillantes:las semillas de las estrellas futuras. Crédito:ESA / Herschel / PACS, Programa clave de la encuesta SPIRE / Gould Belt / Palmeirim et al . 2013
Las "super-Tierras" y los planetas del tamaño de Neptuno podrían estar formándose alrededor de estrellas jóvenes en cantidades mucho mayores de lo que pensaban los científicos. sugiere una nueva investigación de un equipo internacional de astrónomos.
Observando una muestra de estrellas jóvenes en una región de formación estelar en la constelación de Tauro, Los investigadores encontraron que muchos de ellos estaban rodeados por estructuras que se pueden explicar mejor como rastros creados por invisibles, planetas jóvenes en ciernes. La investigación, publicado en el Diario astrofísico , ayuda a los científicos a comprender mejor cómo surgió nuestro propio sistema solar.
Hace unos 4.600 millones de años, nuestro sistema solar era un turbulento, ondulante remolino de gas y polvo que rodea a nuestro sol recién nacido. En las primeras etapas, este llamado disco protoplanetario no tenía características discernibles, pero pronto, partes de ella comenzaron a fusionarse en grupos de materia:los planetas del futuro. Mientras recogían material nuevo a lo largo de su viaje alrededor del sol, crecieron y comenzaron a arar patrones de huecos y anillos en el disco a partir del cual se formaron. Tiempo extraordinario, el disco polvoriento dio paso a la disposición relativamente ordenada que conocemos hoy, formado por planetas, lunas asteroides y el cometa ocasional.
Los científicos basan este escenario de cómo llegó a ser nuestro sistema solar en observaciones de discos protoplanetarios alrededor de otras estrellas que son lo suficientemente jóvenes como para estar actualmente en el proceso de dar a luz planetas. Usando el Atacama Large Millimeter Array, o ALMA, que comprende 45 antenas de radio en el desierto de Atacama en Chile, el equipo realizó un estudio de estrellas jóvenes en la región de formación estelar de Tauro, una vasta nube de gas y polvo ubicada a unos modestos 450 años luz de la Tierra. Cuando los investigadores tomaron imágenes de 32 estrellas rodeadas de discos protoplanetarios, descubrieron que 12 de ellos (el 40 por ciento) tienen anillos y espacios, estructuras que, de acuerdo con las mediciones y cálculos del equipo, pueden explicarse mejor por la presencia de planetas nacientes.
"Esto es fascinante porque es la primera vez que las estadísticas de exoplanetas, lo que sugiere que las super-Tierras y Neptuno son el tipo de planetas más común, coincidir con observaciones de discos protoplanetarios, "dijo el autor principal del artículo, Feng Long, estudiante de doctorado en el Instituto Kavli de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Pekín en Pekín, Porcelana.
Si bien algunos discos protoplanetarios parecen uniformes, objetos parecidos a panqueques que carecen de características o patrones, Se han observado anillos brillantes concéntricos separados por espacios, pero dado que las encuestas anteriores se han centrado en los más brillantes de estos objetos porque son más fáciles de encontrar, No estaba claro qué tan comunes son realmente los discos con estructuras de anillos y huecos en el universo. Este estudio presenta los resultados de la primera encuesta imparcial en la que los discos de destino se seleccionaron independientemente de su brillo; en otras palabras, los investigadores no sabían si alguno de sus objetivos tenía estructuras de anillo cuando los seleccionaron para la encuesta.
"La mayoría de las observaciones anteriores se habían dirigido a detectar la presencia de planetas muy masivos, que sabemos que son raros, que había tallado grandes agujeros internos o huecos en discos brillantes, "dijo la segunda autora del artículo, Paola Pinilla, becario del Hubble de la NASA en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona. "Si bien se habían inferido planetas masivos en algunos de estos discos brillantes, poco se sabía sobre los discos más débiles ".
Hasta hace poco, Se creía que los discos protoplanetarios eran lisos, como objetos parecidos a panqueques. Los resultados de este estudio muestran que algunos discos se parecen más a donas con agujeros, pero incluso más a menudo aparecen como una serie de anillos. Es probable que los anillos estén tallados por planetas que de otro modo serían invisibles para nosotros. Crédito:Feng Long
El equipo, que también incluye a Nathan Hendler e Ilaria Pascucci en el Laboratorio Lunar y Planetario de la UA, midió las propiedades de los anillos y huecos observados con ALMA y analizó los datos para evaluar los posibles mecanismos que podrían causar los anillos y huecos observados. Si bien estas estructuras pueden estar talladas por planetas, investigaciones anteriores han sugerido que también pueden ser creados por otros efectos. En un escenario comúnmente sugerido, las llamadas líneas de hielo causadas por cambios en la química de las partículas de polvo a través del disco en respuesta a la distancia a la estrella anfitriona y su campo magnético crean variaciones de presión a través del disco. Estos efectos pueden crear variaciones en el disco, manifestándose como anillos y huecos.
Los investigadores realizaron análisis para probar estas explicaciones alternativas y no pudieron establecer ninguna correlación entre las propiedades estelares y los patrones de espacios y anillos que observaron.
"Por lo tanto, podemos descartar la idea comúnmente propuesta de que las líneas de hielo causen los anillos y los huecos, ", Dijo Pinilla." Nuestros hallazgos dejan a los planetas nacientes como la causa más probable de los patrones que observamos, aunque también pueden estar en funcionamiento algunos otros procesos ".
Dado que la detección directa de los planetas individuales es imposible debido al brillo abrumador de la estrella anfitriona, el equipo realizó cálculos para tener una idea de los tipos de planetas que podrían estar formándose en la región de formación estelar de Tauro. Según los hallazgos, Los planetas gaseosos del tamaño de Neptuno o las llamadas súper-Tierras (planetas terrestres de hasta 20 masas terrestres) deberían ser los más comunes. Solo dos de los discos observados podrían albergar gigantes que rivalizan con Júpiter, el planeta más grande del sistema solar.
"Dado que la mayoría de los estudios de exoplanetas actuales no pueden penetrar el polvo espeso de los discos protoplanetarios, todos los exoplanetas, con una excepcion, se han detectado en sistemas más evolucionados donde un disco ya no está presente, "Dijo Pinilla.
Avanzando, el grupo de investigación planea separar las antenas de ALMA, lo que debería aumentar la resolución de la matriz a alrededor de cinco unidades astronómicas (una AU es igual a la distancia promedio entre la Tierra y el sol), y hacer que las antenas sean sensibles a otras frecuencias que son sensibles a otros tipos de polvo.
"Nuestros resultados son un paso emocionante para comprender esta fase clave de la formación de planetas, "Long dijo, "y al hacer estos ajustes, esperamos comprender mejor los orígenes de los anillos y las brechas ".
