Los astrónomos que utilizan el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) han encontrado sorprendentes geometrías orbitales en discos protoplanetarios alrededor de estrellas binarias. Mientras que los discos que orbitan los sistemas estelares binarios más compactos comparten casi el mismo plano, los discos que rodean binarios anchos tienen planos orbitales que están muy inclinados. Estos sistemas pueden enseñarnos sobre la formación de planetas en entornos complejos.

En las últimas dos décadas, Se han encontrado miles de planetas orbitando estrellas distintas a nuestro Sol. Algunos de estos planetas orbitan alrededor de dos estrellas, al igual que la casa de Luke Skywalker en Tatooine. Los planetas nacen en discos protoplanetarios, ahora tenemos maravillosas observaciones de estos gracias a ALMA, pero la mayoría de los discos estudiados hasta ahora orbitan estrellas individuales. Los exoplanetas 'Tatooine' se forman en discos alrededor de estrellas binarias, los denominados discos circumbinarios.

Estudiar los lugares de nacimiento de los planetas 'Tatooine' brinda una oportunidad única de aprender cómo se forman los planetas en diferentes entornos. Los astrónomos ya saben que las órbitas de las estrellas binarias pueden deformar e inclinar el disco a su alrededor. resultando en un disco circumbinario desalineado con respecto al plano orbital de sus estrellas anfitrionas. Por ejemplo, en un estudio de 2019 dirigido por Grant Kennedy de la Universidad de Warwick, REINO UNIDO, ALMA encontró un disco circumbinario llamativo en una configuración polar.

"Con nuestro estudio, queríamos aprender más sobre las geometrías típicas de los discos circumbinarios, ", dijo el astrónomo Ian Czekala de la Universidad de California en Berkeley. Czekala y su equipo utilizaron datos de ALMA para determinar el grado de alineación de diecinueve discos protoplanetarios alrededor de estrellas binarias". Los datos de ALMA de alta resolución fueron fundamentales para estudiar algunas de las más pequeñas y débiles discos circumbinarios todavía, "dijo Czekala.

Los astrónomos compararon los datos de ALMA de los discos circumbinarios con la docena de planetas 'Tatooine' que se han encontrado con el telescopio espacial Kepler. Para su sorpresa, el equipo descubrió que el grado en que las estrellas binarias y sus discos circumbinarios están desalineados depende en gran medida del período orbital de las estrellas anfitrionas. Cuanto más corto sea el período orbital de la estrella binaria, es más probable que aloje un disco en línea con su órbita. Sin embargo, Los binarios con períodos superiores a un mes suelen alojar discos desalineados.

"Vemos una clara superposición entre los discos pequeños, orbitando binarios compactos, y los planetas circumbinarios encontrados con la misión Kepler, ", Dijo Czekala. Debido a que la misión principal de Kepler duró 4 años, Los astrónomos solo pudieron descubrir planetas alrededor de estrellas binarias que orbitan entre sí en menos de 40 días. Y todos estos planetas estaban alineados con las órbitas de sus estrellas anfitrionas. Un misterio persistente era si podría haber muchos planetas desalineados que Kepler tendría dificultades para encontrar. "Con nuestro estudio, ahora sabemos que es probable que no haya una gran población de planetas desalineados que Kepler pasó por alto, Dado que los discos circumbinarios alrededor de estrellas binarias estrechas también suelen estar alineados con sus anfitriones estelares, "añadió Czekala.

Todavía, basado en este hallazgo, los astrónomos concluyen que los planetas desalineados alrededor de estrellas binarias anchas deberían estar ahí fuera y que sería una población interesante para buscar con otros métodos de búsqueda de exoplanetas como imágenes directas y microlentes. (La misión Kepler de la NASA utilizó el método de tránsito, que es una de las formas de encontrar un planeta).

Czekala ahora quiere descubrir por qué existe una correlación tan fuerte entre la (des) alineación del disco y el período orbital de la estrella binaria. "Queremos utilizar las instalaciones existentes y futuras, como ALMA y el Very Large Array de próxima generación, para estudiar las estructuras de disco con niveles exquisitos de precisión, " él dijo, "e intente comprender cómo los discos deformados o inclinados afectan el entorno de formación de planetas y cómo esto podría influir en la población de planetas que se forman dentro de estos discos".

"Esta investigación es un gran ejemplo de cómo los nuevos descubrimientos se basan en observaciones anteriores, "dijo Joe Pesce, Oficial de programas de la Fundación Nacional de Ciencias para NRAO y ALMA. "El discernimiento de las tendencias en la población de discos circumbinarios solo fue posible si se construyera sobre la base de los programas de observación de archivos llevados a cabo por la comunidad de ALMA en ciclos anteriores".