Evolución de discos circumstelares
Es un proyecto de la Universidad de Valparaíso en conjunto con el Instituto Max Planck de Astronomía (Porf. Dr. Thomas Henning).
Acerca del Proyecto
Las estrellas se forman como resultado del colapso de nubes moleculares. Durante el colapso de la nube, la protoestrella central acumula material, formando un llamado "disco circunestelar" a su alrededor. Este disco está compuesto principalmente de gas pero también contiene pequeños granos de polvo. Estos granos son más pequeños que un micrón (más delgados que el pelo de un humano), y tienen una composición comparable a la arena que podemos encontrar en la playa. Estos granos son los componentes básicos de los planetas, y durante el primer millón de años de evolución del disco, se mantienen unidos, crecen y forman cuerpos cada vez más grandes.
Luego de unos pocos millones de años, se pueden formar los llamados planetesimales (cuerpos del tamaño de Plutón), e incluso planetas gigantes en el disco circunestelar. Mientras tanto, la mayor parte del gas contenido en el disco es removido por varios procesos y, finalmente, se obtiene el denominado “disco de escombros”.
La mayoría de los discos de escombros que los astrónomos estudian tienen entre 10 y 100 millones de años y contienen planetas gigantes (si éstos se han formado), grandes planetesimales y grandes cantidades de pequeños granos de polvo. Sabemos que hay pequeños granos de polvo en los discos de escombros porque se pueden detectar con varios instrumentos, pero esos granos de polvo son de “segunda generación”y no remanentes del disco circunestelar original. De hecho, el período de vida de los granos de polvo en un disco de escombros es mucho más corto que la edad de la estrella. Por lo tanto, debe haber un mecanismo que los produce continuamente. Creemos que lo que estamos detectando es el resultado de múltiples colisiones entre planetesimales que producen rocas, piedras y polvo más y más pequeño. Pero en líneas generales, desde un punto de vista observacional, conocemos muy poco sobre este mecanismo y cómo el polvo se produce en los discos de escombros.
Este es un problema desafiante porque creemos que los planetas rocosos del sistema solar se formaron dentro de los primeros 100 millones de años posteriores a la formación del Sol. Por lo tanto, es importante estudiar los discos de escombros jóvenes y caracterizar mejor no sólo la evolución de de los planestesimales sino también el mecanismo de producción de polvp para entender mejor el proceso de formación de planetas rocosos.
El estudio de discos de escombros también es importante para detectar indirectamente la presencia de planetas gigantes. De hecho, los planetas gigantes pueden perturbar a los planestesimales en el disco, a través de interacciones gravitacionales, y estas perturbaciones pueden ser detectadas. El ejemplo más famoso son los escombros alrededor de Beta Pictoris, una estrella de 22 millones de años años. A fines de los 90, los astrónomos detectaron una “deformación” en el disco de escombros (polvo que se levantaba del plano del disco) y la explicación más sencilla que se econtró fue que había un planeta gigante que estaba interactuando con el disco. Pero en ese entonces los instrumentos no eran lo suficientemente sensibles para detectar al planeta. Hubo que esperar hasta el 2010 para eso sucediera.
El objetivo del grupo Tandem Max Planck en la Universidad de Valaparaíso en Chile (con el Instituto Max Planck de Astronomía de Heidelberg en Alemania) es estudiar la evolución dinámica de los discos de escombros jóvenes. Para alcanzar esta ambiciosa meta, el grupo combina observaciones de vanguardia con simulaciones numéricas de avanzada. Rutinariamente, se utilizan observaciones obtenidas con el instrumento SPHERE (entre otros) en el Very Large Telescope en en Cerro Paranal, Chile que produce imágenes con una resolución angular de gran precisión. Luego se relaizan las simulaciones para tratar de reproducir las observaciones con el objetivo de restringir las propiedades de los discos de escombros. Paralelamente, los investigadores buscan planetas gigantes alrededor de las estrellas jóvenes que tienen discos de escombros pero, para ser detectables, esos planetas gigantesd deben estar lejos de la estrella (dos veces la distancia de Jupiter en el sistema solar, o más) y esos planetas son extremadamente raros.
Finalmente, también estudian sistemas compuestos de varias estrellas (sistemas binarios o múltiples) para poder restringir mejor las masas de las mismas, de manera independiente al modelo, sabiendo que la masa estelar es un parámetro crucial en astrofísica estelar pero no muy bien limitado.
Sobre el líder de grupo
Dr. Johan Olofsson (de nacionalidad Francesa) realizó su doctorado en el Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble entre 2006 y 2009 y luego se mudó a Alemania para trabajar en el Instituto Max Planck de Astronomía entre 2010 y 2015. En 2015 se mudó a Valparaíso, Chile para comenzar su trabajo postoctoral con el Dr. Matthias Schreiber. En 2016 se anunció la posición para el Grupo Tandem Max Planck y después de una serie de cinco coloquios de excelenetes candidatos, Johan Olofsson fue seleccionado comon líder de grupo. Desde entonces, Johan en investigador asociado en el “Nucleo for Planet Formation” de la inciativa Científica Milenio (liderada por la Dra. Amelia Bayo, también de la Universidad de Valparaíso), y recibió una beca regular FONDECYT en 2018.
Acerca del Grupo
El grupo está compuesto de 6 personas: el líder (Dr. Johan Olofsson), tres investigadores postdoctorales (Dr. Matias Montesinos, Dr. Clement Perrot, and Dr. Christian Adam) y dos estudiantes doctorales (Nicolás Godoy and Sebastián Zúniga-Fernández). El Dr. Perrot y el Dr. Adam están trabajando en observaciones de alta resolución angular de discos de escombros, el Dr. Montesinos es un trórico, experto en simulaciones numéricas, mientras que el Sr. Zúniga-Fernández trabaja en determinar las masas estelares dinámicas.
Uno de los focos principales del grupo es la capaictación de jóvenes investigadores y para ello, es importante que los estudiantes (especialmente) tengan un panorama más amplio de cómo se investiga en otros Institutos. Por esa razón, Nicolás Godoy ya ha asistido a dos talleres en el Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, y ha realizado una estancia de investigación de tres meses con expertos en su tema. Sebastián Zúniga Fernández pasó dos meses en el Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble en Francia, asistiendo en un proyecto de instrumentación que comenzó recientemente en el Interferómetro del Very Large Telescope en el Cerro Paranal y se encuentra realizando ahora uns pasantía de un año en el Observatorio Europeo del Sur en Santiago, Chile. Todos los miembros del grupo asisten a conferencias internacionales donde presentan los resultados de sus trabajos.
