Evidencia de formación de planetas 'de arriba hacia abajo'

Los astrónomos procesaron las imágenes de ALMA para descubrir las variaciones en el brillo, la temperatura y la velocidad del gas. - ALMA (ESO/NAOJ/NSF NRAO), VLT/SPHERE (ESO), SPEEDI

   MADRID, 5 Sep. (EUROPA PRESS) -

   Observaciones del disco protoplanetario alrededor de la estrella AB Aurigae han aportado evidencia de que los planetas se forman mediante un proceso de 'arriba hacia abajo'

   Según esta teoría alternativa de formación de planetas el material del disco circunestelar en los brazos espirales se fragmenta debido a la inestabilidad gravitacional.

   Tradicionalmente, la formación de planetas se ha descrito como un proceso 'de abajo hacia arriba', a medida que los granos de polvo se van acumulando gradualmente en conglomerados más grandes a lo largo de decenas de millones de años: desde micrones, a centímetros, a metros, a kilómetros.

   El nuevo hallazgo correspondió a un equipo internacional de astrónomos dirigido por Jessica Speedie, candidata al doctorado del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Victoria (Canadá).

   Los astrónomos ya han detectado varios protoplanetas en desarrollo que se están formando actualmente en la región del disco de AB Aurigae, incluido uno que es nueve veces más masivo que Júpiter. Aparecen como cúmulos enclavados dentro de una estructura clara de brazos espirales que giran en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de la estrella.

   La estrella en sí, AB Aurigae, tiene una masa de aproximadamente 2,4 veces la de nuestro Sol y tiene aproximadamente 4 millones de años. La edad de la estrella implica un enigma: si el proceso "de abajo hacia arriba" no ha tenido tiempo de tener lugar, entonces ¿mediante qué mecanismo se están formando los protoplanetas?

   Speedie, su asesor de doctorado Ruobing Dong y su equipo se propusieron utilizar el radiotelescopio ALMA para estudiar cómo se mueve el gas en los enormes brazos espirales del sistema. "Los discos que son gravitacionalmente inestables deberían tener 'movimientos' distintivos en su campo de velocidad, a diferencia de los discos que son estables", dice en un comunicado la Dra. Cassandra Hall, profesora adjunta de Astrofísica Computacional en la Universidad de Georgia y coautora de la investigación.

   "En 2020, realizamos algunas de las simulaciones más avanzadas del mundo para predecir la existencia de esta característica distintiva de la inestabilidad gravitacional", dijo Hall sobre la investigación que dirigió hace cuatro años. "Estaba claro, era comprobable y daba un poco de miedo: si no lo encontrábamos, entonces algo tenía que estar muy, muy mal con nuestra comprensión de estos discos".

   Utilizando el radiointerferómetro ALMA (conjunto de 12 metros), Speedie cartografió la velocidad de los gases 13CO y C18O dentro de estos enormes brazos espirales alrededor de AB Aurigae y encontró evidencia clara de los "movimientos" previstos.

   Cristiano Longarini, asociado postdoctoral en la Universidad de Cambridge y coautor de la investigación, explica: "Los brazos espirales se forman en el disco cuando la relación de masas entre el disco y la estrella es suficientemente alta. Dentro de esos brazos, los cambios en la densidad conducen a cambios en la gravedad, que a su vez conducen a variaciones en las velocidades del gas en el área local alrededor y dentro de los brazos. Vemos estas variaciones en la velocidad como movimientos". La magnitud de estos movimientos de velocidad, confirmó Longarini, se puede utilizar para inferir la relación de masas entre la estrella anfitriona y el material del disco que la rodea.

   "Nuestra detección de inestabilidad gravitacional en el disco alrededor de AB Aurigae es una confirmación observacional directa de esta vía 'de arriba hacia abajo' hacia la formación de planetas", resume Speedie.

   De manera similar a cómo una resonancia magnética genera imágenes del cerebro en "cortes", las mediciones de interferometría de ALMA produjeron un "cubo de datos" rectangular tridimensional que mapeaba la velocidad y la posición del gas a lo largo de la línea de visión dentro del disco protoplanetario. Al analizar cortes estratégicamente orientados a través del cubo de datos, Speedie y su equipo pudieron identificar de manera concluyente la oscilación de velocidad reveladora que indica inestabilidad gravitacional.

   Esta investigación fue publicada en la revista Nature.