El nacimiento de exolunas
23. Julio 2021
Un grupo internacional de investigadores, incluidos astrónomos del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, ha detectado por primera vez sin ambigüedades un disco de polvo alrededor de un planeta fuera de nuestro sistema solar. Las observaciones del Atacama Large Millimeter / Submillimetre Array (ALMA) proporcionarán nuevos conocimientos sobre cómo se forman las lunas y los planetas en sistemas planetarios jóvenes.
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La formación de la luna de la Tierra ha sido un tema de discusión científica una y otra vez y todavía no se ha logrado comprender en su totalidad. Los astrónomos están interesados en estudiar la formación de satélites naturales alrededor de exoplanetas distantes para descubrir sus mecanismos de formación. Ahora, por primera vez, los científicos han descubierto un disco alrededor de un exoplaneta similar a Júpiter que tiene el potencial de producir lunas.
“Nuestro trabajo presenta una detección clara de un disco en el que se podrían estar formando satélites”, dice Myriam Benisty, investigadora de la Universidad de Grenoble, Francia, y de la Universidad de Chile. Ella dirigió la nueva investigación publicada hoy en The Astrophysical Journal Letters. “Obtuvimos nuestras observaciones de ALMA ( Atacama Large Millimetre/submillimeter Array) con una resolución tan excelente que pudimos identificar sin lugar a dudas que el disco está asociado con el planeta y podemos limitar su tamaño por primera vez”, agrega.
El disco en cuestión, llamado disco circumplanetario, rodea al exoplaneta PDS 70c. Es uno de los dos planetas gigantes, similares a Júpiter, que orbitan una estrella a casi 400 años luz de distancia. Los astrónomos habían encontrado indicios de un disco "formador de lunas" alrededor de este exoplaneta antes, pero, dado que no podían distinguir claramente el disco de su entorno circundante, no pudieron confirmar su detección, hasta ahora.
Además, el equipo descubrió que el disco tiene aproximadamente el mismo diámetro que la distancia de nuestro Sol a la Tierra. Incorpora suficiente masa para formar hasta tres satélites del tamaño de la Luna. Sin embargo, los resultados no solo son clave para descubrir cómo surgen las lunas. Estas nuevas observaciones también son esenciales para probar las teorías de la formación de planetas que han escapado a las pruebas hasta ahora.
Los planetas se forman en discos polvorientos alrededor de estrellas jóvenes, formando cavidades mientras devoran material de este disco circunestelar para crecer. En este proceso, un planeta puede adquirir su propio disco circumplanetario, contribuyendo al crecimiento del planeta al regular la cantidad de material que cae sobre él. Al mismo tiempo, el gas y el polvo en el disco circumplanetario pueden unirse en cuerpos progresivamente más grandes a través de múltiples colisiones, lo que finalmente conduce al nacimiento de lunas.
Aún así, los astrónomos aún no comprenden completamente los detalles de estos procesos. Todavía no está claro cuándo, dónde y cómo se forman los planetas y las lunas. “Sabemos de más de 4000 exoplanetas hasta la fecha, pero todos ellos pueblan sistemas maduros. PDS 70b y PDS 70c, que forman un sistema que recuerda al par Júpiter-Saturno, son los únicos dos exoplanetas detectados hasta ahora que todavía están en su etapa de formación ”, explica Miriam Keppler, investigadora del Instituto Max Planck de Astronomía ( MPIA) en Heidelberg, Alemania y uno de los coautores del estudio.
PDS 70b y PDS 70c, los dos planetas que componen el sistema, se descubrieron por primera vez utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO en 2018 y 2019, respectivamente.
Las últimas observaciones de ALMA de alta resolución ahora han permitido a los astrónomos obtener más información sobre el sistema. Además de confirmar la detección del disco circumplanetario alrededor del PDS 70c y estudiar su tamaño y masa, encontraron que el PDS 70b no muestra una evidencia clara de tal disco. Este resultado indica que el PDS 70c lo privó de material en polvo en su entorno natal.
Thomas Henning, director de IMP de Astronomía y también coautor de este estudio, concluye: “En las últimas dos décadas, hemos descubierto discos de formación de planetas alrededor de estrellas jóvenes. Ahora estamos asumiendo el nuevo desafío de estudiar los discos alrededor de los planetas jóvenes. Nuestras observaciones de ALMA de discos circumplanetarios son un gran paso en esta dirección ”.