ALMA, en el que ESO es socio, y el instrumento SPHERE del Very Large Telescope de ESO obtuvieron imágenes de GW Orionis, un sistema de estrella triple con una región interior peculiar. Las nuevas observaciones revelaron que este objeto tiene un disco de formación de planetas deformado con un anillo desalineado. En particular, la imagen SPHERE (panel derecho) permitió a los astrónomos ver, por primera vez, la sombra que este anillo arroja sobre el resto del disco. Esto les ayudó a descubrir la forma tridimensional del anillo y el disco en general. El panel de la izquierda muestra una impresión artística de la región interna del disco, incluido el anillo, que se basa en la forma 3D reconstruida por el equipo. Crédito:ESO / L. Calçada, Exeter / Kraus y col.
Un equipo de astrónomos ha identificado la primera evidencia directa de que grupos de estrellas pueden destrozar su disco formador de planetas. dejándolo deformado y con anillos inclinados. Esta nueva investigación sugiere planetas exóticos, no muy diferente de Tatooine en Star Wars, puede formarse en anillos inclinados en discos doblados alrededor de múltiples estrellas. Los resultados fueron posibles gracias a observaciones con el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO) y el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Nuestro sistema solar es notablemente plano, con los planetas todos orbitando en el mismo plano. Pero este no es el caso de todos los sistemas estelares, especialmente para discos de formación de planetas alrededor de múltiples estrellas, como el objeto del nuevo estudio:GW Orionis. Este sistema, ubicado a poco más de 1300 años luz de distancia en la constelación de Orión, tiene tres estrellas y una deformada, disco roto que los rodea.
"Nuestras imágenes revelan un caso extremo en el que el disco no es plano en absoluto, pero está deformado y tiene un anillo desalineado que se ha desprendido del disco, "dice Stefan Kraus, un profesor de astrofísica en la Universidad de Exeter en el Reino Unido que dirigió la investigación publicada hoy en la revista Ciencias . El anillo desalineado se encuentra en la parte interna del disco, cerca de las tres estrellas.
La nueva investigación también revela que este anillo interior contiene 30 masas terrestres de polvo, que podría ser suficiente para formar planetas. "Cualquier planeta formado dentro del anillo desalineado orbitará la estrella en órbitas muy oblicuas y predecimos que muchos planetas oblicuos, Se descubrirán órbitas de amplia separación en futuras campañas de imágenes de planetas. por ejemplo con el ELT, "dice el miembro del equipo Alexander Kreplin de la Universidad de Exeter, refiriéndose al telescopio extremadamente grande de ESO, que está previsto que comience a operar a finales de esta década. Dado que más de la mitad de las estrellas en el cielo nacen con uno o más compañeros, esto plantea una perspectiva emocionante:podría haber una población desconocida de exoplanetas que orbitan sus estrellas en órbitas muy inclinadas y distantes.
Para llegar a estas conclusiones, el equipo observó a GW Orionis durante más de 11 años. A partir de 2008, utilizaron los instrumentos AMBER y luego GRAVITY en el interferómetro VLT de ESO en Chile, que combina la luz de diferentes telescopios VLT, para estudiar la danza gravitacional de las tres estrellas en el sistema y mapear sus órbitas. "Descubrimos que las tres estrellas no orbitan en el mismo plano, pero sus órbitas están desalineadas entre sí y con respecto al disco, "dice Alison Young de las Universidades de Exeter y Leicester y miembro del equipo.
También observaron el sistema con el instrumento SPHERE en el VLT de ESO y con ALMA, en el que ESO es socio, y pudieron visualizar el anillo interior y confirmar su desalineación. SPHERE de ESO también les permitió ver, por primera vez, la sombra que este anillo arroja sobre el resto del disco. Esto les ayudó a descubrir la forma tridimensional del anillo y el disco en general.
Imágenes del disco alrededor de GW Orionis, en emisión de polvo térmico (panel A y B) y luz difusa (panel C y D). Crédito:Kraus et al., Ciencia (2020)
El equipo internacional, que incluye investigadores del Reino Unido, Bélgica, Chile, Francia y EE. UU., luego combinó sus exhaustivas observaciones con simulaciones por computadora para comprender lo que le había sucedido al sistema. Por primera vez, pudieron vincular claramente las desalineaciones observadas con el teórico "efecto de desgarro del disco, "lo que sugiere que la atracción gravitacional conflictiva de las estrellas en diferentes planos puede deformar y romper sus discos.
Sus simulaciones mostraron que la desalineación en las órbitas de las tres estrellas podría hacer que el disco que las rodea se rompa en anillos distintos. que es exactamente lo que ven en sus observaciones. La forma observada del anillo interior también coincide con las predicciones de simulaciones numéricas sobre cómo se rompería el disco.
Modelo de luz dispersa utilizado para determinar la excentricidad y la orientación tridimensional del anillo y la geometría de la deformación del disco. Crédito:Kraus et al., Ciencia (2020)
Imágenes de ALMA del disco formador de planetas con anillos desalineados alrededor del sistema estelar triple GW Orionis. La imagen de la derecha está hecha con datos de ALMA tomados en 2017 de Bi et al. La imagen de la izquierda está hecha con datos de ALMA tomados en 2018 de Kraus et al. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), S. Kraus y J. Bi; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
Representación de la estructura del disco y la órbita estelar del triple sistema GW Orionis, derivado de las observaciones de ALMA y VLT de Kraus et al. Los anillos naranjas son los anillos (desalineados) vistos por ALMA. Las superficies transparentes corresponden a los filamentos de polvo de menor densidad que conectan los anillos y que dominan la emisión en luz dispersa. Crédito:Kraus et al., 2020; NRAO / AUI / NSF
Curiosamente, otro equipo que estudió el mismo sistema utilizando ALMA cree que se necesita otro ingrediente para comprender el sistema. "Creemos que la presencia de un planeta entre estos anillos es necesaria para explicar por qué el disco se rompió, " says Jiaqing Bi of the University of Victoria in Canada who led a study of GW Orionis published in the Cartas de revistas astrofísicas in May this year. His team identified three dust rings in the ALMA observations, with the outermost ring being the largest ever observed in planet-forming discs.
Future observations with ESO's ELT and other telescopes may help astronomers fully unravel the nature of GW Orionis and reveal young planets forming around its three stars.
This research was presented in the paper "A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing" to appear in Ciencias
