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La espectacular imagen del nacimiento de un planeta

Phil Plait  @BadAstronomer  (Publicado en SI-FI Wire, en la sección Bad Astronomy)

Estamos ante  la primera observación directa de un planeta “bebé” sorprendido en el momento de su formación.

La estrella es AB Aurigae a 530 años luz en la constelación de Auriga. Es una estrella muy  joven, de unos 6 millones de años, y todavía está rodeada por una gran cantidad de gas y polvo. Hace mucho que conocemos este material formando un disco alrededor de la estrella. También  sabemos que los planetas se forman en discos como este, pero es difícil obtener imágenes lo suficientemente cerca de una estrella. AB Aur tiene aproximadamente el doble de la masa del Sol, es más luminosa y,  aunque no lo suficientemente brillante como para verse a simple vista, aparece demasiado brillante en un telescopio y el disco se pierde en el resplandor.

Con el tiempo, las imágenes mejoradas  comenzaron a mostrar patrones en espiral en el disco. Trabajé en algunos datos del Hubble en 1999 que, de hecho, los mostraban bastante bien.  Aun así, aquello se veía demasiado lejos de la estrella para poder afirmar algo significativo sobre posibles planetas.

Más tarde, ALMA echó un vistazo en longitudes de onda muy largas y vio el patrón en espiral muy cerca de la estrella. También se vieron huecos en el disco, lugares donde hay menos gas y polvo, exactamente lo que se puede  esperar si un planeta estuviera allí absorbiendo material. Para la investigación, se tomaron imágenes utilizando el instrumento de búsqueda de exoplanetas por Espectro-Polarimetría de Alto Contraste (SPHERE), un conjunto de cámaras montadas en el enorme Telescopio Muy Grande (VLT) en Chile. Y lo que vio es impresionante.

 Una imagen de la estrella AB Aurigae con el instrumento SPHERE muestra que está rodeada por un disco de gas y polvo con brazos espirales, un indicador de que allí al menos un planeta está en proceso de formación. Crédito: ESO / Boccaletti et al.

Esta imagen ha sido procesada de manera que elimina la luz de la estrella y también amplifica el brillo de la región más alejada y débil del disco. El patrón en espiral y las cavidades cerca del centro son evidentes.  Pero no solo eso. En la posición de las seis en punto, en el borde interior, hay un pequeño espolón de material más brillante que lo que tiene a su alrededor. 

En una inspección más detallada, se observa que ese espolón está un poco doblado, retorcido. En medio de esa espiral allí, a unos 4.500 millones de kilómetros de la estrella, es muy posible que todavía se esté formando un planeta. Ese rizo es exactamente lo que esperarías ver si eso estuviera ocurriendo.

A medida que un planeta en formación orbita en el disco, los materiales más cercanos a la estrella van más rápido y los más lejanos se mueven más lentamente. Sin embargo, el planeta tira de ese material, cambiando su velocidad orbital. Lo que se termina obteniendo es una onda espiral que se mueve hacia afuera a través del disco, y otra onda espiral que se mueve hacia la estrella. Ambas terminan en el planeta, ese gas y polvo caen sobre el planeta mismo (lo que llamamos acreción). Es como si se estuviera envolviendo en los brazos del disco, alimentándose de ellos. Y junto al planeta, se forma un pliegue en el material a medida que su gravedad lo guía.

Los astrónomos que tomaron esta imagen elaboraron modelos físicos de los brazos espirales que actúan bajo la gravedad del planeta y los superpusieron en la imagen, mejorada para mostrar más contraste.

Los ampliaciones de alto contraste de Ab Aurigae cubiertas con los modelos de formación de brazos espirales (líneas continuas), muestran dónde puede estar el planeta (círculo pequeño en la parte inferior), así como un segundo planeta posible (círculo en la parte superior a la izquierda). Crédito: Boccaletti et al. 

Los modelos (líneas continuas) caen directamente sobre el patrón, incluido el pequeño giro donde estaría el posible planeta. Los modelos sugieren que la masa del planeta es de entre 4 y 13 veces la masa de Júpiter, y ​​es probable que aumente a una tasa de aproximadamente 0.3% de la masa terrestre por año. Eso puede parecer poco, pero son alrededor de 50 mil millones de  toneladas por día.  O, lo que es más aterrador: imaginemos 100,000 montes Everest cayendo del espacio al planeta todos los días! La formación de planetas no es un proceso apacible. Y continúa así durante millones de años.

 

Una imagen de observatorio terrestre de AB Aurigae (izquierda) muestra que está rodeada de extensas masas de gases y polvo. Y una imagen de Hubble STIS (derecha) muestra detalles mucho más cerca de la estrella (las franjas oscuras son varillas metálicas que bloquean el brillo de la estrella para que pueda verse el material del disco). Crédito: CA Grady (Observatorios Nacionales de Astronomía Óptica, NASA / ESA GSFC), B. Woodgate (NASA / ESA GSFC), F. Bruhweiler y A. Boggess (Universidad Católica de América), P. Plait y D. Lindler (ACC, Inc., GSFC), M. Clampin (STScI) y NASA / ESA, P. Kalas (STScI) ...

Si bien se han teorizado patrones en espiral como estos alrededor de un planeta y se han visto a escalas más grandes en otros discos, esta es la primera vez que se han visto tan cerca de la supuesta posición de un planeta. Y el planeta puede no estar solo. Hay otro punto brillante en la imagen directamente encima de la posición de la estrella y más lejos en el disco. Y las observaciones sugieren que puede ser otro planeta algo más pequeño, unas 3 veces la masa de Júpiter (el círculo azul cerca de la parte superior del panel izquierdo en la imagen de arriba). Por lo tanto, puede que no solo estemos viendo aquí un planeta formándose sino todo un sistema planetario.

Es increíble pensar que podemos ver algo así, y mucho menos en una estrella y un disco tan jóvenes. Nuestro sistema solar tiene más de 4.500 millones de años, por lo que ver uno en el acto de formación es fantástico. Hemos visto bastantes hasta ahora en varias etapas de formación, pero este, donde vemos que las corrientes de material convergen en el planeta, es especial.

Esperemos que no sea éste el único caso por mucho tiempo, y que más planetas “bebé” alrededor de otras estrellas se unan a nuestra lista.

Fuente: https://www.syfy.com/syfywire/a-spectacular-image-of-a-kinky-spiral-points-toward-a-baby-planet-forming