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    Los discos protoplanetarios arrojan más material del que se convierte en planetas

    A la izquierda hay una ilustración de un artista del objeto interestelar 'Oumuamua. A la derecha hay una imagen del cometa interestelar 2I / Borisov. Crédito:Izquierda:Observatorio Europeo Austral / M. Kornmesser. Derecha:NASA, ESA, y D. Jewitt (UCLA) - Dominio público

    Cuando un sistema solar joven se pone en marcha, es poco más que una estrella joven y un disco giratorio de escombros. El pensamiento aceptado dice que los escombros arremolinados son arrastrados en la formación de planetas. Pero un nuevo estudio dice que gran parte de la materia en el disco podría enfrentar un destino diferente.

    Puede que no tenga el honor de formar parte de un lindo planeta estable, orbitando plácida y confiablemente alrededor de su estrella anfitriona. En lugar de, simplemente se descarta. Es expulsado de los jóvenes sistema estelar aún en formación para pasar su existencia como un objeto interestelar o como un planeta rebelde.

    El estudio proviene de Avi Loeb y Amir Siraj. Loeb y Siraj son del Centro de Astrofísica (CfA) de Harvard y han colaborado en investigaciones antes. Su nuevo estudio se titula "Evidencia preliminar de que los discos protoplanetarios expulsan más masa de la que retienen". Está disponible en el sitio de preimpresión arxiv.org y aún no ha sido revisado por pares.

    Loeb y Siraj señalan la existencia de objetos interestelares como "Oumuamua y 2I / Borisov para defender su caso. Hasta ahora, no hay pruebas concluyentes del origen de estos objetos y sus hermanos. Los investigadores han tenido diferentes orígenes, y has traído pruebas para soportar, pero hasta ahora, no hay consenso. "Oumuamua podría ser un iceberg de hidrógeno oscuro interestelar, un objeto similar a Plutón, o incluso un tipo de "conejito de polvo" interestelar. Y el cometa 2l / Borisov es probablemente un cometa interestelar rebelde, el primero que hemos observado.

    Los presupuestos de masa estelar muestran que ni las nubes exo-Oort ni los discos protoplanetarios pueden proporcionar suficiente masa para explicar los objetos interestelares y la población de planetas rebeldes. Entonces, ¿quizás nuestros presupuestos de masas estelares están equivocados? Quizás la mayor parte del material en los discos protoplanetarios se expulsa y se convierte en objetos interestelares como "Oumuamua, 2I / Borisov, y planetas rebeldes, algunos de esos planetas son muchas veces más grandes que la Tierra.

    Gran parte del artículo se basa en estimaciones científicas, y gran parte es preliminar. Los autores lo dejan claro en el título del artículo. Los científicos aún no tienen una comprensión clara de cuántos objetos interestelares y planetas rebeldes hay. Pero tienes que empezar por alguna parte y este artículo es una especie de punto de partida.

    Su artículo comienza con, "Si los objetos interestelares se originan en discos protoplanetarios, se pueden utilizar para calibrar la fracción de masa que expulsan esos discos. "Desde allí, cavan más profundamente.

    "El origen de los objetos interestelares es un misterio sin resolver, "escriben." Ni las nubes exo-Oort ni los discos protoplanetarios son capaces de llenar el presupuesto de masa necesario para producir la población de objetos interestelares inferidos. "Eso solo deja dos amplias posibilidades para sus orígenes. Una son diferentes presupuestos de masa estelar, que puede ser inverosímil. La otra son las diferentes probabilidades de supervivencia de los objetos interestelares a través de grandes distancias y escalas de tiempo.

    Este preámbulo establece la pregunta principal de los investigadores:"¿Cuánta masa por estrella se requiere para producir objetos interestelares?"

    El primer obstáculo en la forma de responder a esa pregunta es el hecho de que solo sabemos realmente acerca de dos objetos interestelares:"Oumuamua, que fue descubierto en 2017, y el cometa 2I / Borisov, que fue descubierto en 2019. Y los científicos solo han observado estimaciones para sus tamaños. "Se estima que Oumuamua mide entre 20 y 200 metros, y se estima que el núcleo de Borisov está entre 0,4 y 1 km. También hay un tercer objeto interestelar potencial llamado CNEOS 2014-01-08, pero su estatus como objeto interestelar no está confirmado.

    Solo tenemos estimaciones de cuántos de estos objetos interestelares hay, incluyendo planetas rebeldes. Para objetos como "Oumuamua y Borisov, la estimación es de alrededor de 9, 000 por estrella, mientras que para los planetas rogueros rocosos aproximadamente el doble del tamaño de la Tierra, está entre cinco y diez por estrella. (Algunas estimaciones dicen que hay menos solo dos por estrella.)

    Los investigadores tomaron los datos que hay, así como las estimaciones, y ejecutó una simulación. La simulación abordó su pregunta principal:"Dados los tamaños y abundancias de los objetos interestelares conocidos, cuanta masa se requiere, por estrella, para producir tal población? "

    Estamos mejorando en el estudio de los discos protoplanetarios. Estas son algunas de las imágenes de alta resolución de ALMA de discos protoplanetarios cercanos, que son los resultados del proyecto de subestructuras de disco en alta resolución angular (DSHARP). Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), S. Andrews y col .; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

    Para cada estimación de tamaño y abundancia de objetos interestelares, la pareja realizó simulaciones de Monte Carlo. ¿Los resultados?

    Siraj y Loeb encontraron que las nubes exo-Oort no pueden contener suficiente masa para ser la fuente de las poblaciones inferidas de objetos interestelares y planetas rebeldes. La pareja presenta sus cálculos en el documento y luego dice que "Como resultado, Las nubes de estrellas de Oort son fuentes inverosímiles de objetos interestelares ".

    Próximo, consideran discos protoplanetarios. Sus cálculos se presentan en detalle en su documento y vale la pena investigarlos para aquellos con un interés más profundo en este tema. Pero el resultado final es que puede tomar una mayor proporción de masa de la estrella anfitriona de lo que se pensaba anteriormente para explicar la población inferida de objetos interestelares más grandes que "Oumuamua". La principal implicación de estos resultados es que la cantidad de masa necesaria para formar interestelar objetos más grandes que "Oumuamua es una fracción sustancial de la masa de la estrella anfitriona, entre 2% y 50% ".

    En el trasfondo de todo el trabajo de Loeb y Siraj hay algo llamado modelo de nebulosa solar de masa mínima (MMSN). El modelo MMSN describe la composición del material en nuestro sistema solar necesario para dar cuenta de la formación de los planetas, y asteroides, orbitando el sol. El MMSN muestra que, dada la metalicidad del sol, se necesitó aproximadamente el 1% de la masa del sol para formar los planetas.

    Los cálculos y simulaciones de los autores muestran que se necesita una fracción sustancialmente mayor de la masa de una estrella para dar cuenta de la población de "objetos similares a Oumuamua". La principal implicación de estos resultados es que la cantidad de masa necesaria para formar objetos interestelares más grandes que "Oumuamua es una fracción sustancial de la masa de la estrella anfitriona, entre 2% y 50% ".

    Si cree que es un rango bastante amplio, tienes razón. Pero lo que logra su trabajo es una restricción más estricta en nuestra comprensión de la formación de sistemas planetarios. "Estos resultados sugieren una ruta altamente eficiente para convertir la materia protoestelar en planetesimales de ~ 0,1 km y para expulsarlos de sus estrellas madre". y cambia el paradigma con respecto a las limitaciones observacionales en el proceso de formación del sistema planetario ".

    La ilustración de un artista de un planeta rebelde, oscuro y misterioso. Crédito:NASA

    Pero lo que podría ser más interesante es la posible conclusión. Los sistemas solares jóvenes pueden expulsar más masa como objetos interestelares y planetas rebeldes de la que retienen.

    “Ni el presupuesto de masa del disco protoplanetario del sistema solar ni los discos protoplanetarios o de escombros observados alrededor de otras estrellas podrían proporcionar suficiente material para la formación de objetos interestelares, "Siraj y Loeb escriben en su resumen.

    La pareja termina su artículo mencionando cómo estos objetos podrían ser expulsados ​​de sus sistemas anfitriones. Pero eso es en gran parte una especie de barra lateral. La pareja de investigadores está más interesada en cómo esto cambia nuestra comprensión de la formación del sistema solar.

    Señalan que el próximo Vera Rubin Survey Telescope podría potencialmente encontrar muchos más objetos interestelares, ya que Vera Rubin sobresaldrá en el descubrimiento de fenómenos transitorios. Este estudio está limitado por un pequeño tamaño de muestra de solo dos, o posibles tres, objetos interestelares. Una vez que tengamos un tamaño de muestra mayor, sabremos mucho más.

    "Los orígenes de los objetos interestelares se pueden inferir a través de su distribución de velocidades, una vez que se haya detectado un número suficiente de ellos, "escriben los autores.


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