Un equipo de astrónomos está proponiendo que los enormes patrones en espiral que se ven alrededor de algunas estrellas recién nacidas, de solamente unos pocos millones de años de edad (alrededor de un uno por ciento de la edad de nuestro Sol), pueden ser evidencia de la presencia de planetas gigantes que no se pueden ver. Esta idea no sólo abre la puerta a un nuevo método de detección de planetas, sino que también podría ofrecer una mirada a los primeros años de formación de los planetas
Aunque los astrónomos han catalogado miles de planetas que orbitan otras estrellas, las primeras etapas de la formación de planetas son difíciles de alcanzar debido a que los planetas nacientes se forman sumergidos dentro de enormes discos de polvo y gas que rodean las estrellas recién nacidas, conocidos como discos circunestelares, con forma de panqueque.
La conclusión de que los planetas puedan evidenciar su presencia mediante la modificación de los discos circunestelares a gran escala se basa en detallados modelos de computadora de cómo se desarrollan los discos de gas y polvo alrededor de las estrellas recién nacidas, que fue realizado por dos científicos de la NASA, Ruobing Dong, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, y Zhaohuan Zhu, de la Universidad de Princeton. Su investigación fue publicada en The Astrophysical Journal Letters.
«Es difícil ver presuntos planetas dentro de un disco brillante que rodea una estrella joven. Sobre la base de este estudio, estamos convencidos de que los planetas pueden grabar estructuras gravitacionalmente en el disco. Así que si usted puede identificar rasgos en un disco, y confirmar que esos rasgos se crean por un planeta subyacente que no se puede ver, esto sería una prueba irrefutable de la formación de planetas», dijo Dong.
La identificación de rasgos a gran escala producidos por los planetas ofrece otro método de detección de planetas bastante diferente de todas las demás técnicas utilizadas en la actualidad. Este enfoque puede ayudar a los astrónomos a encontrar planetas en formación en la actualidad, y encontrar cuándo, cómo y dónde se forman los planetas.
Los huecos y los anillos que se ven en otros discos circunestelares indican planetas no vistos incrustados en el disco. Sin embargo los huecos, probablemente barridos y dejados limpios por la gravedad de un planeta, a menudo no ayudan a determinar la ubicación del planeta. Además, debido a que múltiples planetas juntos pueden abrir un único hueco común, es muy difícil estimar su cantidad y sus masas.
Los telescopios terrestres han fotografiado dos brazos espirales de gran escala en torno a dos jóvenes estrellas, SAO 206462 y MWC 758. Algunas otras estrellas cercanas también muestran rasgos en espiral más pequeños. «Hasta ahora ha sido un gran misterio cómo se crean. Los científicos tuvieron dificultades para explicar estos rasgos», dijo Dong. Si los discos fueran muy masivos, tendrían suficiente auto-gravedad para volverse inestables y establecer patrones de onda. Pero los discos alrededor de SAO 206462 y MWC 758 son, probablemente, de sólo un pequeño porcentaje de la masa de la estrella central, y por lo tanto no están inestables gravitacionalmente.
El equipo generó simulaciones por ordenador de la dinámica de un disco y cómo la radiación de la estrella se propaga a través de un disco con planetas embebidos. Este modelo creó estructuras espirales que se asemejan mucho a las observaciones. La interacción gravitatoria mutua entre el disco y el planeta crea regiones donde la densidad del gas y el polvo aumentan, como el tráfico en una autopista repleta. La rotación diferencial del disco alrededor de la estrella marca estas regiones más densas en las ondas espirales. Aunque ya se había especulado que los planetas pueden producir brazos espirales, ahora ya sabemos cómo.
«Las simulaciones también indican que estos brazos espirales tienen una rica información acerca del planeta no visible, que revela no sólo su posición sino también su masa», dijo Zhu. Las simulaciones muestran que si no existiera el planeta, el disco se vería liso. Para formar los brazos espirales de gran escala que se observan en los sistemas de SAO 206462 y MWC 758, el planeta que no se ve tendría que ser voluminoso, por lo menos 10 veces la masa de Júpiter, el planeta más grande de nuestro Sistema Solar.
El primer planeta en órbita alrededor de una estrella normal se identificó en 1995. Gracias a los telescopios terrestres y la misión Kepler de la NASA, se han catalogado algunos miles de exoplanetas hasta la fecha. Pero debido a que estos planetas están en sistemas maduros, de muchos millones o unos pocos millones de años de edad, aportan muy pocas pistas directas sobre cómo se formaron.
«Hay muchas teorías acerca de cómo se forman los planetas, pero muy poco trabajo basado en la evidencia observacional directa que confirme estas teorías», dijo Dong. «Si usted ve señales de un planeta en un disco en este momento, nos dirá cuándo, dónde y cómo se forman los planetas».
Los astrónomos utilizarán el futuro telescopio espacial James Webb de la NASA para sondear discos circunestelares y buscar los rasgos parecidos a los simulados por el modelo, y entonces tratar de observar directamente el planeta predicho que causa esas ondas de densidad.
Publicación de Referencia: Ruobing Dong, Zhaohuan Zhu, Roman R. Rafikov, James M. Piedra OBSERVATIONAL SIGNATURES OF PLANETS IN PROTOPLANETARY DISKS II: SPIRAL ARMS OBSERVED IN SCATTERED LIGHT IMAGING CAN BE INDUCED BY PLANETS. The Astrophysical Journal, 2015;. 809 (1): L5 DOI: 10.1088 /2041-8205/809/1/L5
Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti
Más información: