Cuando los científicos de exoplanetas detectaron por primera vez patrones en discos de polvo y gas alrededor de estrellas jóvenes, pensaron que los planetas recién formados podrían ser la causa. Pero un estudio reciente de la NASA advierte que puede haber otra explicación, una que no involucra planetas en absoluto.

Los cazadores de exoplanetas observan las estrellas en busca de algunas señales reveladoras de que podría haber planetas en órbita, como cambios en el color y brillo de la luz de las estrellas. Para las estrellas jóvenes que a menudo están rodeados de discos de polvo y gas, Los científicos buscan patrones en los escombros, como anillos, arcos y espirales, que pueden ser causados ​​por un mundo en órbita.

"Estamos explorando lo que creemos que es el principal competidor alternativo a la hipótesis del planeta, que es que el polvo y el gas en el disco forman los patrones cuando son golpeados por la luz ultravioleta, "dijo Marc Kuchner, un astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Kuchner presentó los hallazgos del nuevo estudio el jueves, 11 de enero en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Washington. Se ha enviado un artículo que describe los resultados a The Diario astrofísico .

Cuando la luz de las estrellas ultravioleta de alta energía golpea los granos de polvo, elimina los electrones. Esos electrones chocan con el gas cercano y lo calientan. Mientras el gas se calienta, su presión aumenta y atrapa más polvo, que a su vez calienta más gas. El ciclo resultante, llamada inestabilidad fotoeléctrica (PeI), puede trabajar en conjunto con otras fuerzas para crear algunas de las características que los astrónomos han asociado previamente con planetas en discos de escombros.

Kuchner y sus colegas diseñaron simulaciones por computadora para comprender mejor estos efectos. La investigación fue dirigida por Alexander Richert, estudiante de doctorado en Penn State en University Park, Pensilvania, e incluye a Wladimir Lyra, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de California, Northridge e investigador asociado en el Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA en Pasadena, California. Las simulaciones se realizaron en el grupo de supercomputación Discover en el Centro de Simulación Climática de la NASA en Goddard.

En 2013, Lyra y Kuchner sugirieron que PeI podría explicar los anillos estrechos que se ven en algunos discos. Su modelo también predijo que algunos discos tendrían arcos, o anillos incompletos, que se observaron directamente por primera vez en 2016.

"La gente suele modelar estos sistemas con planetas, pero si quieres saber cómo es un disco con un planeta, primero tienes que saber cómo se ve un disco sin un planeta, "Dijo Richert.

Richert es el autor principal del nuevo estudio, que se basa en las simulaciones anteriores de Lyra y Kuchner al incluir un nuevo factor adicional:la presión de radiación, una fuerza causada por la luz de las estrellas que golpea los granos de polvo.

La luz ejerce una fuerza física diminuta sobre todo lo que encuentra. Esta presión de radiación impulsa las velas solares y ayuda a dirigir las colas de los cometas para que siempre apunten lejos del Sol. La misma fuerza puede empujar el polvo a órbitas muy excéntricas, e incluso soplar algunos de los granos más pequeños del disco por completo.

Los investigadores modelaron cómo la presión de radiación y PeI trabajan juntos para afectar el movimiento del polvo y el gas. También encontraron que las dos fuerzas manifiestan patrones diferentes según las propiedades físicas del polvo y el gas.

Las simulaciones de 2013 de PeI revelaron cómo el polvo y el gas interactúan para crear anillos y arcos, como los observados alrededor de la estrella real HD 141569A. Con la inclusión de la presión de radiación, los modelos de 2017 muestran cómo estos dos factores pueden crear espirales como las que también se observan alrededor de la misma estrella. Si bien los planetas también pueden causar estos patrones, Los nuevos modelos muestran que los científicos deben evitar sacar conclusiones precipitadas.

"Carl Sagan solía decir que las afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias, ", Dijo Lyra." Siento que a veces somos demasiado rápidos para saltar a la idea de que las estructuras que vemos son causadas por planetas. Eso es lo que considero un reclamo extraordinario. Necesitamos descartar todo lo demás antes de reclamar eso ".

Kuchner y sus colegas dijeron que continuarían teniendo en cuenta otros parámetros en sus simulaciones, como turbulencias y diferentes tipos de polvo y gas. También tienen la intención de modelar cómo estos factores podrían contribuir a la formación de patrones alrededor de diferentes tipos de estrellas.