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    Cascadas de gas revelan planetas recién nacidos alrededor de una estrella joven

    Impresión artística del gas fluyendo como una cascada hacia un espacio de disco protoplanetario, que probablemente sea causado por un planeta recién nacido. Crédito:NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

    Los lugares de nacimiento de los planetas son discos hechos de gas y polvo. Los astrónomos estudian estos llamados discos protoplanetarios para comprender los procesos de formación de planetas. Hermosas imágenes de discos hechos con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) cómo los distintos espacios y características de anillo en el polvo, que puede ser causado por planetas infantiles.

    Para tener más certeza de que estas brechas en realidad son causadas por planetas, y para obtener una visión más completa de la formación de planetas, los científicos estudian el gas en los discos además del polvo. El 99 por ciento de la masa de un disco protoplanetario es gas, del cual el gas monóxido de carbono (CO) es el componente más brillante, emitiendo una luz de longitud de onda milimétrica muy distintiva que ALMA puede observar.

    El año pasado, dos equipos de astrónomos demostraron una nueva técnica de búsqueda de planetas utilizando este gas. Midieron la velocidad del gas CO que gira en el disco alrededor de la joven estrella HD 163296. Las alteraciones localizadas en los movimientos del gas revelaron tres patrones planetarios en el disco.

    En este nuevo estudio, El autor principal, Richard Teague, de la Universidad de Michigan, y su equipo utilizaron nuevos datos de ALMA de alta resolución del Proyecto de Subestructuras de Disco en Alta Resolución Angular (DSHARP) para estudiar la velocidad del gas con más detalle. "Con los datos de alta fidelidad de este programa, pudimos medir la velocidad del gas en tres direcciones en lugar de solo en una, "dijo Teague." Por primera vez, medimos el movimiento del gas que gira alrededor de la estrella, hacia o lejos de la estrella, y hacia arriba o hacia abajo en el disco ".

    Esta animación muestra la simulación por computadora de cómo fluye el gas en el disco como resultado de la formación de tres planetas. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Bae; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

    Flujos de gas únicos

    Teague y sus colegas vieron que el gas se movía desde las capas superiores hacia el centro del disco en tres ubicaciones diferentes. "Lo más probable es que un planeta en órbita alrededor de la estrella empuje el gas y el polvo a un lado, abriendo un hueco, "Teague explicó." El gas sobre el espacio luego colapsa en él como una cascada, provocando un flujo rotacional de gas en el disco ".

    Esta es la mejor evidencia hasta la fecha de que de hecho se están formando planetas alrededor de HD 163296. Pero los astrónomos no pueden decir con un cien por ciento de certeza que los flujos de gas son causados ​​por planetas. Por ejemplo, El campo magnético de la estrella también podría causar perturbaciones en el gas. "Ahora, solo una observación directa de los planetas podría descartar las otras opciones. Pero los patrones de estos flujos de gas son únicos y es muy probable que solo puedan ser causados ​​por planetas, "dijo el coautor Jaehan Bae de la Carnegie Institution for Science, quien probó esta teoría con una simulación por computadora del disco.

    La ubicación de los tres planetas predichos en este estudio corresponde a los resultados del año pasado:probablemente estén ubicados en 87, 140 y 237 AU. (Una unidad astronómica, AU, es la distancia promedio de la Tierra al Sol). Se calcula que el planeta más cercano a HD 163296 es la mitad de la masa de Júpiter, el planeta del medio es la masa de Júpiter, y el planeta más lejano tiene el doble de masa que Júpiter.

    • La concepción de un artista del disco de gas y polvo que gira alrededor de la joven estrella HD 163296. Se puede ver el gas cayendo en cascada hacia los huecos del disco, lo que probablemente indica la formación de planetas bebés en estos lugares. Crédito:Robin Dienel, Institución Carnegie para la Ciencia.

    • Los científicos midieron el movimiento del gas (flechas) en un disco protoplanetario en tres direcciones:girando alrededor de la estrella, hacia o lejos de la estrella, y hacia arriba o hacia abajo en el disco. El inserto muestra un primer plano de dónde un planeta en órbita alrededor de la estrella empuja el gas y el polvo a un lado. abriendo un hueco. Crédito:NRAO / AUI / NSF, B. Saxton

    Atmósferas planetarias

    Los flujos de gas desde la superficie hacia el plano medio del disco protoplanetario han sido pronosticados por modelos teóricos que existen desde finales de los años 90, pero esta es la primera vez que se observan. No solo se pueden usar para detectar planetas infantiles, también dan forma a nuestra comprensión de cómo los planetas gigantes gaseosos obtienen sus atmósferas.

    "Los planetas se forman en la capa media del disco, el llamado plano medio. Este es un lugar frio protegido de la radiación de la estrella, "Teague explicó." Creemos que los huecos causados ​​por los planetas traen gas más caliente de las capas externas más químicamente activas del disco, y que este gas formará la atmósfera del planeta ".

    Teague y su equipo no esperaban poder ver este fenómeno. "El disco de HD 163296 es el disco más grande y brillante que podemos ver con ALMA, ", dijo Teague." Pero fue una gran sorpresa ver estos flujos de gas con tanta claridad. Los discos parecen ser mucho más dinámicos de lo que pensamos ".

    "Esto nos da una imagen mucho más completa de la formación de planetas de lo que jamás soñamos, ", dijo el coautor Ted Bergin de la Universidad de Michigan." Al caracterizar estos flujos, podemos determinar cómo nacen los planetas como Júpiter y caracterizar su composición química al nacer. Podríamos usar esto para rastrear el lugar de nacimiento de estos planetas, ya que pueden moverse durante la formación ".


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