ALMA observa un lugar polvoriento donde se formaron planetas

El telescopio ALMA ha captado un lugar de formación planetaria al detectar una alta concentración de granos de polvo, un material que forma planetas, fuera de las órbitas de los planetas recién formados.

Un equipo dirigido por Kiyoaki Doi, entonces estudiante de doctorado en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) y actualmente investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de Astronomía, realizó observaciones de alta resolución de un disco protoplanetario alrededor de una estrella joven llamada PDS 70 a una longitud de onda de 3 mm con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

El objeto alberga dos planetas conocidos, y las nuevas observaciones de ALMA revelaron una acumulación localizada de granos de polvo fuera de las órbitas planetarias. Este hallazgo sugiere que los planetas ya formados acumulan el material para un planeta y facilitan la posible formación del próximo planeta. Este trabajo contribuye a revelar el proceso de formación de sistemas planetarios que consisten en múltiples planetas, como el sistema solar.

El artículo ha sido aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters. Está disponible en el servidor de preimpresión de arXiv.

Hasta la fecha, se han identificado más de 5.000 planetas tanto dentro como fuera del sistema solar. En algunos casos, forman sistemas planetarios formados por múltiples planetas. Se cree que estos planetas se originan a partir de granos de polvo de tamaño micrométrico en los discos protoplanetarios que rodean a las estrellas jóvenes. Sin embargo, sigue sin conocerse cómo estos granos de polvo se acumulan localmente y conducen a la formación de sistemas planetarios.

PDS 70 es el único objeto celeste conocido con planetas ya formados, confirmados por observaciones ópticas e infrarrojas, dentro de un disco protoplanetario. Desvelar la distribución de los granos de polvo en este objeto proporcionará información sobre cómo los planetas ya formados interactúan con el disco protoplanetario circundante y potencialmente influyen en la posterior formación de planetas.

Observaciones anteriores con ALMA a 0,87 mm revelaron emisiones en forma de anillo provenientes de los granos de polvo fuera de las órbitas planetarias. Sin embargo, la fuente de emisión podría ser ópticamente gruesa (opaca, con granos de polvo en el lado cercano que oscurecen los que están detrás de ellos), y la distribución de emisiones observada podría no reflejar con precisión la distribución de los granos de polvo.

Los investigadores dirigidos por Kiyoaki Doi realizaron observaciones de alta resolución del disco protoplanetario alrededor de PDS 70 a una longitud de onda de 3 mm con ALMA. Las observaciones a 3 mm son ópticamente más delgadas (más transparentes), lo que proporciona una distribución de los granos de polvo de manera más confiable.

Las nuevas observaciones a 3 mm mostraron una distribución diferente a las observaciones anteriores a 0,87 mm y revelaron que la emisión de polvo se concentra en una dirección específica dentro del anillo de polvo fuera de los planetas. Esto sugiere que los granos de polvo, los componentes básicos de los planetas, se acumulan en una región estrecha y forman un grupo localizado.

El cúmulo de polvo que se forma fuera de los planetas sugiere que los planetas ya formados interactúan con el disco circundante, concentrando los granos de polvo en una región estrecha en el borde exterior de sus órbitas. Se cree que estos granos de polvo aglomerados crecen hasta formar un nuevo planeta.

La formación de sistemas planetarios, como el sistema solar, se puede explicar por la formación secuencial de los planetas desde el interior hacia el exterior mediante la repetición de este proceso. Este trabajo capturó mediante observaciones cómo los planetas ya formados interactúan con su entorno y desencadenan la formación del siguiente planeta, lo que contribuye a nuestra comprensión de la formación de sistemas planetarios.

Kiyoaki Doi, quien dirigió este trabajo, dijo en un comunicado: "Un objeto celeste está formado por múltiples componentes, cada uno de los cuales emite radiación en diferentes longitudes de onda. Por lo tanto, observar el mismo objeto en múltiples longitudes de onda ofrece una perspectiva única del objetivo.

"En PDS 70, los planetas se descubrieron en longitudes de onda ópticas e infrarrojas, mientras que el disco protoplanetario se observó en longitudes de onda milimétricas. Este trabajo muestra que el disco presenta diferentes morfologías, incluso dentro del rango de longitudes de onda de observación de ALMA".