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Descubren cascadas de gas en el disco de formación planetaria de HD 163296


En tres ubicaciones en el disco protoplanetario alrededor de HD 163296, una estrella joven ubicada aproximadamente a 400 años luz de distancia en la constelación de Sagitario, el gas fluye como una cascada en los huecos que probablemente son causados ​​por planetas en formación.

Los discos protoplanetarios son las fábricas de planetas llenas de gas y polvo que rodean a las estrellas jóvenes. La mayor parte de su masa es gas, del cual el monóxido de carbono (CO) es el componente más brillante.

El año pasado, dos equipos de astrónomos demostraron una nueva técnica de búsqueda de planetas utilizando este gas.

Utilizando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), los astrónomos midieron la velocidad del monóxido de carbono que gira en el disco alrededor de HD 163296. Las perturbaciones localizadas en los movimientos del gas revelaron tres patrones muy marcados en el disco protoplanetario, que a todas luces parecían ser planetas.

El estudio
En el nuevo estudio, el Dr. Richard Teague de la Universidad de Michigan y sus colegas utilizaron datos de ALMA en alta resolución del Programa DSHARP para estudiar la velocidad del gas con más detalle.

"Con los datos en alta resolución de este programa, pudimos medir la velocidad del gas en tres direcciones, en lugar de solo una", dijo el Dr. Teague.

"Por primera vez, medimos el movimiento del gas que gira alrededor de la estrella, que se está alejando o se está acercando hacia la estrella, y hacia arriba o hacia abajo en el disco".

Los astrónomos vieron que el gas se movía desde las capas superiores hacia la mitad del disco en tres lugares diferentes. Esta es la mejor evidencia hasta la fecha de que efectivamente se están formando planetas alrededor de HD 163296.

Pero los astrónomos no pueden decir con un cien por ciento de certeza que los flujos de gas son causados ​​por la formación de planetas. Por ejemplo, el campo magnético de la estrella también podría causar perturbaciones en el gas.


Una simulación por computadora mostró que los patrones de los flujos de gas son únicos y probablemente son causados ​​por planetas en tres ubicaciones en el disco alrededor de HD 163296. Los planetas en órbita alrededor de la estrella empujan el gas y el polvo a un lado, abriendo espacios. El gas por encima de estos espacios colapsa como una cascada, causando un flujo rotacional de gas en el disco.

"En este momento, solo una observación directa de los planetas podría descartar las otras opciones", dijo el Dr. Jaehan Bae, astrónomo del Instituto Carnegie.

"Pero los patrones de estos flujos de gas son únicos y es muy probable que solo puedan ser causados ​​por planetas".

La ubicación de los tres planetas predichos en este estudio corresponde a los resultados del año pasado: es probable que se encuentren en 87, 140 y 237 UA.

Se calcula que el planeta más cercano a la estrella HD 163296 es la mitad de la masa de Júpiter, el planeta central es equivalente a la masa de Júpiter y el planeta más lejano es el doble de masivo que Júpiter.

“Los planetas se forman en la capa media del disco, el llamado plano medio. Este es un lugar frío, protegido de la radiación de la estrella”, dijo el Dr. Teague.

"Creemos que las brechas causadas por los planetas traen gas más caliente de las capas externas químicamente más activas del disco, y que este gas formará la atmósfera del planeta".

El Dr. Teague y los coautores del estudio no esperaban que pudieran ver este fenómeno.

"El disco alrededor de la estrella HD 163296 es el disco más grande y brillante que podemos ver con ALMA", dijo el Dr. Teague.

“Pero fue una verdadera sorpresa ver estos flujos de gas tan claramente. Los discos parecen ser mucho más dinámicos de lo que pensábamos”.

"Esto nos da una imagen mucho más completa de la formación de planetas, más allá de lo que jamás habíamos soñado", dijo el Dr. Ted Bergin, investigador de la Universidad de Michigan.

“Al caracterizar estos flujos podemos determinar cómo nacen planetas como Júpiter y caracterizar su composición química al nacer. Podríamos usar esto para rastrear la ubicación de nacimiento de estos planetas, ya que pueden moverse durante la formación".

Crédito de la imagen: NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello.

Referencia del documento científico:
Richard Teague et al. Flujos Meridionales en el disco alrededor de una estrella joven. Nature, volumen 574, páginas 378–381 (2019); doi: 10.1038 / s41586-019-1642-0

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