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Los astrónomos descubren estructuras inesperadas en los discos planetarios más pequeños jamás conocidos: ScienceAlert

Los astrónomos descubren estructuras inesperadas en los discos planetarios más pequeños jamás conocidos: ScienceAlert

¿Cuánto tiempo tarda en formarse un planeta? Quizás no tanto como pensábamos, según una nueva investigación.

Las observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) muestran que la formación de planetas alrededor de estrellas jóvenes puede comenzar mucho antes de lo que pensaban los científicos.

Estos nuevos resultados fueron presentados en la Sociedad Astronómica Estadounidense Sesión 243. Cheng Han Hsieh, Ph.D. Un candidato de la Universidad de Yale hizo las nuevas observaciones.

“Las primeras observaciones de los discos protoplanetarios con ALMA revelaron muchos anillos y espacios hermosos, sitios potenciales para la formación planetaria”, dijo. «Me preguntaba cuándo empezaron a aparecer estos anillos y espacios en los discos».

Hsieh señala las conocidas imágenes de ALMA de discos protoplanetarios que han estado en las noticias desde hace algunos años. Estas imágenes muestran discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes con espacios que los científicos creen que son donde se formaron los planetas.

ALMA capturó estas imágenes de alta resolución de discos protoplanetarios cercanos en 2018 como parte del Proyecto de Estructuras del Núcleo de Discos en Alta Resolución Angular (DSHARP). Los espacios marcan el lugar donde se forman los planetas y «barren» sus pasajes de material. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello)

Pero esta imagen anterior y otras similares son imágenes de discos de Clase 2. Las nuevas imágenes de ALMA son parte del estudio CAMPOS (Corona australis, Aquila, ChaMaeleon, oPhiuchus norte, Ophiuchus y Serpens), que lleva el nombre de las nubes moleculares. estudiado en la encuesta.

Muestran discos de Clase 0 y Clase 1, que son más jóvenes. Las clases indican la edad de las estrellas que albergan los discos. De hecho, a estas edades tan jóvenes ni siquiera se les llama estrellas; Ellos se llaman Objetos estelares jóvenes (YSO.)

Una YSO de Clase 2 es una protoestrella con una fotosfera visible. Pero las nuevas imágenes muestran YSO y discos que pertenecen a la Clase 0 y Clase 1. A estas edades tempranas, los YSO todavía se encuentran en las etapas de colapso y formación.

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YSO es sólo un objeto de categoría 0 durante unos 10.000 años y un objeto de categoría 1 durante unos cientos de miles de años. Por lo tanto, encontrar anillos y huecos en los discos que rodean estos objetos estelares muy pequeños es un avance sorprendente, por decir lo menos.

Si los planetas se forman temprano en la vida del sistema solar, esto cuestiona nuestra comprensión completa de cómo se forman los planetas.

Hay dos teorías sobre cómo se forman los planetas: la acreción del núcleo y la inestabilidad gravitacional.

En el caso de la acreción del núcleo, el núcleo rocoso se forma por la colisión de planetesimales, y cuando tiene suficiente masa atrae una atmósfera gaseosa. Los científicos creen que así es como se forman los grandes gigantes gaseosos como Júpiter.

En caso de inestabilidad gravitacional, el disco protoplanetario se vuelve lo suficientemente masivo como para volverse inestable y se forman masas unidas gravitacionalmente. Los grupos y fragmentos pasan a formar planetas.

Esta sencilla ilustración muestra cómo funcionan las dos teorías de formación de planetas.  El modelo de acumulación primaria es un proceso ascendente y el modelo de inestabilidad del disco es un modelo descendente.  Crédito de la imagen: NASA/ESA/A.  Campo
Esta sencilla ilustración muestra cómo funcionan las dos teorías de formación de planetas. El modelo de acumulación primaria es un proceso ascendente y el modelo de inestabilidad del disco es un modelo descendente. (NASA/ESA/A. Campo)

«Es difícil formar planetas gigantes en un millón de años a partir del modelo de acreción básico», dijo Cheng-Han Hsieh.

En la conferencia de prensa de la AAS, donde presentó su trabajo, le preguntaron a Hsieh si estas imágenes capturan las primeras etapas de la formación de planetas. ¿Es posible que el proceso empiece antes y no podamos verlo?

«Nuestro estudio está limitado por la resolución angular», explicó Hsieh. “Nuestra resolución angular es de aproximadamente 15 AU, por lo que sólo podemos detectar estructuras básicas como anillos y espacios mayores a 8 AU.

«Entonces, para ponerlo en perspectiva, la distancia entre el Sol y Saturno es de 9 unidades astronómicas. Entonces, si hubiera una brecha o un anillo más grande que la distancia entre el Sol y Saturno, podríamos detectar esas estructuras subyacentes».

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«No vemos ninguna subestructura en los primeros sistemas, y esto puede deberse a que las subestructuras son más pequeñas al principio», dijo Hsieh.

Discos protoplanetarios con estructuras centrales.
Secuencia evolutiva de discos protoplanetarios con estructuras centrales, del estudio ALMA CAMPOS. Estos amplios tipos de estructuras de discos protoplanetarios son sitios potenciales para la formación de pequeños protoplanetas. (Hsieh et al. en Prep.)

Ethan Siegel de «Comienza con una explosiónHsieh hizo otra pregunta importante: «Es fantástico ver la estructura aparecer en estos primeros discos», dijo Siegel.

“¿Hay alguna evidencia a favor o en contra de que lo que estamos viendo es una estructura de formación de planetas en lugar de una característica transitoria tallada en el disco que será eliminada durante la evolución de este sistema planetario como sugieren algunas simulaciones?”

«Para las simulaciones, si tienes planetas del tamaño de la Tierra o de Neptuno dentro de un disco protoplanetario, comenzarán a acumular gas a partir del gas que los rodea y luego, con el tiempo, formarán espacios y anillos», dijo Hsieh.

«Por otro lado, diversas inestabilidades, como alteraciones de la densidad o de la temperatura, también pueden provocar subestructuras. Por lo tanto, es muy difícil, a partir de observaciones, determinar si estas subestructuras son definitivamente causadas por un planeta o si están a punto de sufrir inestabilidad». .”

Hsieh también explicó que es difícil saberlo con certeza y es objeto de mucha investigación. También explicó lo importante que es detectar huecos y anillos, independientemente de si son planetas o algún tipo de inestabilidad.

Esta imagen de ALMA muestra el disco protoplanetario que rodea a la joven estrella HL Tauri.  ALMA revela parte de la subestructura del disco, como espacios donde se pueden formar planetas.  Sólo mejores observaciones pueden decirnos en última instancia si estos espacios son planetas, pero incluso si no lo son, la presencia de los espacios indica que el disco se ha enfriado lo suficiente como para que se formen planetas.  Crédito de la imagen: ESO/ALMA
Esta imagen de ALMA muestra el disco protoplanetario que rodea a la joven estrella HL Tauri. ALMA revela parte de la subestructura del disco, como espacios donde se pueden formar planetas. Sólo mejores observaciones pueden decirnos en última instancia si estos espacios son planetas, pero incluso si no lo son, la presencia de los espacios indica que el disco se ha enfriado lo suficiente como para que se formen planetas. (ESO/ALMA)

«Pero sigue siendo muy importante determinar cuándo se forman estas subestructuras porque, aunque no sabemos si hay un planeta en su interior, todavía nos da una escala de tiempo para la formación de planetas», explicó Hsieh.

Esto se debe a que ni los planetas ni ninguna infraestructura pueden formarse hasta que el disco se estabilice y las turbulencias disminuyan. Entonces, incluso si estos no son realmente planetas, su presencia indica que el disco protoplanetario se calmó lo suficiente como para que las estructuras y los planetas comenzaran a formarse.

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Si son planetas, las imágenes muestran que podrían comenzar a formarse dentro de unos 300.000 años después del joven cuerpo estelar que alberga el disco. Sólo observaciones futuras podrán decirnos si en realidad se trata de planetas.

Actualmente se está preparando para su publicación un artículo que presenta estas imágenes y resultados.

Este artículo fue publicado originalmente por El universo hoy. Leer el Artículo original.