Un disco protoplanetario nada común

Posted by: DTR Posted date: 11/09/2013 / comment : 0

• Los astrónomos han captado una inusual vista de un disco protoplanetario en un estado de evolución intermedio, conteniendo gas primordial y polvo de planetesimales. Este descubrimiento ayudará a revisar los modelos de formación planetaria. 

  
  

  
  
  
  
  Los planetas se forman en discos de gas y polvo en torno a estrellas recién nacidas. Combinando observaciones con el interferómetro ALMA y con el Observatorio Espacial Herschel se ha formado una rara vista de un disco protoplanetario en un estado de evolución intermedio: contrariamente a lo que podría esperarse, el disco en torno a la estrella HD 21997 parece poseer tanto gas primordial, residual de la formación de la estrella, como polvo producido aparentemente en las colisiones entre planetesimales (pequeñas rocas que terminan formando planetas mayores). Esta es la primera detección directa de un “disco híbrido”, que probablemente implicará revisar los actuales modelos de formación planetaria.
  
  Cuando nace una estrella como nuestro sol, está rodeada de un disco de gas y polvo. Es en ese disco donde comienza a formarse el sistema planetario de la estrella: los granos de polvo se adhieren entre ellos para producir cuerpos sólidos kilométricos, conocidos como planetesimales. Unos sobreviven en forma de asteroides o cometas, mientras que otros se unen para formar planetas sólidos, como nuestra Tierra, o bien los núcleos de los gigantes gaseosos.
  
  Los actuales modelos de formación planetaria predicen que, cuando una estrella alcanza el estado planetesimal, el gas inicial debería ser rápidamente eliminado. Parte del gas caería hacia la estrella, parte quedaría atrapado en los planetas como Júpiter y el resto sería dispersado hacia el espacio, empujado por la intensa radiación de la joven estrella. Se piensa que, después de unos 10 millones de años, todo el gas original debería haber desaparecido.
  
  Sin embargo, un grupon internacional de astrónomos ha encontrado lo que parece ser un raro disco híbrido, que contiene abundante gas primordial y, además, polvo más tardío, producido en las colisiones entre planetesimales. Así, este disco enlaza entre las fases tempranas y las más tardías de la evolución de discos protoplanetarios, entre la fase inicial de disco primordial y la más tardía de disco debris.
  
  Los astrónomos usaron tanto el Observatorio Espacial Herschel, de la ESA, y el interferómetro ALMA, en Chile, para estudiar el disco en torno a la estrella HD 21997, que pertenece a la constelación austral de Fornax, a una distancia de 235 años luz de la Tierra. HD 21997 tiene 1.8 veces la masa de nuestro sol y su edad se estima en unos 30 millones de años.
  
  Las observaciones de ALMA y el Herschel muestran un disco ancho de polvo, rodeando a la estrella a una distancia de entre 55 y 150 unidades astronómicas (siendo una unidad astronómica la distancia media entre el Sol y la Tierra). Pero las observaciones de ALMA también nos muestran un anillo de gas y, sorprendentemente, ambos no coinciden: “El anillo de gas comienza más cerca de la estrella que el de polvo” explica Ágnes Kóspál de la ESA, e investigador principal de la propuesta, en ALMA. “Si el polvo y el gas se hubieran producido por el mismo tipo de mecanismo, como la erosión de los planetesimales, habría de esperarse que ambos estuvieran en la misma localización. Lo que no es el caso, claramente, en el disco interior”
  
  

  

  
  
  Figura 1: imágenes de ALMA del disco que rodea HD 21997. A la izquierda se muestra la emisión de los granos de polvo fríos, situados en un anillo en torno a la estrella. La imagen del medio muestra la emisión de dióxido de carbono, donde se observa que el gas puede encontrarse también más cerca de la estrella que el polvo. A la derecha se ha representado la velocidad del gas. Las partes de color rojo se alejan de nosotros mientras que las de color azul se mueven hacia nosotros, lo que indica que el gas rota en torno a la estrella.Crédito: Á. Kóspál (ESA) y A. Moór (Konkoly Observatory)
  
  Attila Moór del Observatorio Konkoly añade: "Nuestras observaciones también muestran que los estudios previos habían subestimado la cantidad de gas presente en el disco. Utilizando el monóxido de carbono (CO) como molécula trazadora, encontramos que podría tener entre 30 y 60 veces la masa de la Tierra, en forma de gas."Ese valor es otra indicación de que el gas en el disco está constituido por gas primordial, ya que el gas que podría producirse en las colisiones entre planetesimales nunca podría explicar semejante cantidad.
  
  Thomas Henning del Max-Planck Institute for Astronomy, nos cuenta: "La presencia de gas primordial en torno a una estrella de 30 millones de años es todo un rompecabezas. Tanto los modelos como las observaciones precedentes nos mostraban que el gas, en este tipo de discos, debería haber desaparecido tras los 10 primeros millones de años”
  
  El equipo está trabajando actualmente en la búsqueda de más sistemas como HD 21997 para efectuar más estudios de discos híbridos, y para descubrir cómo encajan en los actuales modelos de formación planetaria (o saber cómo deberíamos cambiar estos modelos)
   
   
   
   
   
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