Las espirales en el polvo alrededor de jóvenes estrellas pueden traicionar la presencia de planetas masivos

30/10/2015 de Hubble site / The Astrophysical Journal Letters

Derecha: observaciones tomadas por el Very Large Telescope de ESO muestran un disco protoplanetario alrededor de la joven estrella MWC 758. El disco tiene dos brazos espirales que se extienden a más de 16 mil millones de kilómetros de la estrella. Izquierda: un modelo por computadora reproduce la estructura espiral con dos brazos; la “x” marca el lugar donde se encontraría el posible planeta. El planeta, que no puede ser visto directamente, probablemente es responsable de la aparición de los dos brazos espirales. Crédito: NASA, ESA, ESO, M. Benisty et al. (University of Grenoble), R. Dong (Lawrence Berkeley National Laboratory), and Z. Zhu (Princeton University).

Un equipo de astrónomos ha propuesto que las enormes estructuras espirales que se han observado alrededor de estrellas recién nacidas, de unos pocos millones de años de edad, pueden ser prueba de la presencia de planeta gigantes no vistos. La idea no sólo abre la puerta a un nuevo método para la detección de planetas sino que también podría ofrecer pistas sobre los primeros años de formación en el nacimiento de los planetas.

Aunque los astrónomos han catalogado miles de planetas en órbita alrededor de otras estrellas, las fases más iniciales de la formación de los planetas son esquivas puesto que los planetas nacen dentro de grandes discos de polvo y gas con forma de tortita que rodean las estrellas recién nacidas, y que se conocen como discos circunestelares.

Huecos y anillos observados en otros discos circunestelares sugieren la presencia de planetas invisibles escondidos en el interior del disco. Sin embargo, los huecos, que presumiblemente son creados por la gravedad de un planeta que limpia su órbita de material a menudo no ayudan a conocer la posición del planeta. Además varios planetas juntos pueden abrir un solo hueco común, lo que hace muy difícil estimar su número y masas.

Los telescopios terrestres han tomado imágenes de dos grandes brazos espirales alrededor de dos jóvenes estrellas, SAO 206462 y MWC 758. Ruobing Dong de Lawrence Berkeley National Laboratory y Zhaohuan Zhu de Princeton University generaron simulaciones por computadora de la dinámica de un disco y cómo la radiación de la estrella se propaga por un disco en el que hay planetas. Este modelo creó estructuras espirales que se parecen mucho a las observaciones. La interacción gravitatoria mutua entre el disco y el planeta crea regiones donde la densidad del gas y el polvo aumenta, como el tráfico en un atasco en la autopista. La rotación diferencial del disco alrededor de la estrella modela estas regiones de mayor densidad convirtiéndolas en ondas espirales. “Aunque ya se pensaba que los planetas pueden producir brazos espirales, ahora pensamos que sabemos cómo lo hacen”, comenta Zhu.

“Las simulaciones sugieren que estos brazos espirales tienen mucha información acerca del planeta que no podemos ver, revelando no sólo su posición sino también su masa”, comentó Zhu. Las simulaciones muestran que si el planeta no estuviera presente el disco no tendría estructuras y sería suave. Para construir los grandes brazos espirales observados en los sistemas de SAO 206462 y MWC 758 el planeta debería de ser masivo, con al menos 10 veces la masa de Júpiter, que es el mayor planeta de nuestro Sistema Solar.

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