De disco a planeta, el proceso de formación planetaria

Datos del artículo científico:

• Título: Hints of planet formation signatures in a large-cavity disk studied in the AGE-PRO ALMA Large Program
• Autores: Anibal Sierra, Laura M. Pérez, Carolina Agurto-Gangas, James Miley, Ke Zhang et al.
• Institución del primer autor: Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Camino El Observatorio 1515, Las Condes, Santiago, Chile
• Estado de la publicación: Acceso abierto en arxiv.

¿Cómo nacen los planetas?

Cuando una estrella nace, generalmente tiene rotando a su alrededor un disco de gas y polvo conocido como disco protoplantetario. El polvo de este disco se agrupa poco a poco para formar los núcleos de los planetas rocosos como la Tierra. O, al menos, eso es lo que se cree que ocurre, pero aún queda mucho por entender del proceso de condensación de pequeños granos de polvo para llegar a formar planetas. Por ello es esencial encontrar sistemas estelares que actualmente estén formando sus planetas, para poder estudiar de primera mano las primeras etapas de la formación de planetas. Este es el caso de una estrella joven perteneciente a la región de formación estelar Escorpio Superior que se encuentra, como su nombre indica, en la misma dirección que la constelación de Escorpio mostrada en la Figura 1. El equipo de investigación del astrobito de hoy ha observado su disco protoplanetario con el radiotelescopio ALMA y ha detectado posibles indicios de formación planetaria.

Detección del polvo protoplanetario

El polvo en los discos protoplanetarios recibe energía de la estrella que orbita y parte de esta energía se emplea en movimientos de rotación de las partículas de polvo. Como los granos de polvo pueden tener partículas cargadas en su estructura, esta rotación genera ondas de radio que se pueden detectar con radiotelescopios. La reconstrucción de la emisión del disco protoplanetario en cuestión se muestra en la parte izquierda de la Figura 2. Se observa un claro anillo brillante en el exterior a una distancia de la estrella de unas 75 veces la distancia entre la Tierra y el Sol y también hay una pequeña emisión central producida por un disco de polvo interno.

El grupo de investigación ajusta la emisión detectada como un disco con variaciones de brillo suaves inclinado respecto a nosotres para modelar tanto la parte del anillo como la del disco interno. Este modelo reproduce en gran medida las observaciones, como se aprecia en la parte central de la Figura 2, pero también deja a la vista estructuras no uniformes que no es capaz de reproducir. Estas diferencias entre los datos y el modelo se muestran en la parte derecha de la Figura 2, donde las zonas rojas indican donde hay más brillo que en el modelo y las azules indican que el brillo detectado es menor que el del modelo.

¿Subestructuras = Planetas en formación?

Puesto que para formar planetas es necesario que las partículas de polvo se agrupen, excesos en el brillo del polvo podrían estar indicando zonas donde se da formación planetaria. Les autores identifican tentativamente dos estructuras con exceso de brillo: una emisión compacta entre el anillo y el disco interno, y un puente que une el anillo y el disco. La emisión compacta es compatible con la emisión que generaría una masa de polvo compactado de entre 2.7 y 12.9 veces la masa de la Luna. Por otra parte, les autores especulan que la estructura del puente podría estar transportando material desde el anillo al disco interno el cual estaría alimentando a la estrella joven que se encuentra en el centro del sistema.

Además, el equipo de investigación encuentra que el resto de subestructuras con exceso de emisión (excepto una) siguen una distribución en espiral como se muestra en la Figura 3. Al extrapolar hacia el centro la espiral que mejor ajusta las posiciones de exceso de brillo, les autores se dan cuenta de que esta espiral pasa por el puente y la estructura compacta. Aunque este resultado es muy preliminar, la distribución de estas estructuras podría estar indicando que la emisión compacta es un planeta en formación que ha migrado desde las afueras del disco hacia el interior y ha dejado tras él una serie de regiones de polvo más compactas.

Estas son las primeras observaciones exhaustivas sobre este disco protoplanetario y serán necesarias más campañas de observación para probar las teorías que se presentan en este artículo. Pero desde luego, este sistema es un gran ejemplo de formación planetaria en sus primeras etapas por lo que merece la pena estudiarlo con más detalle para entender cómo se forman los planetas.