Hubble encuentra protoplaneta que podría alterar los modelos de formación planetaria         

 

 

Por ESA/Centro de Información Hubble

04 de abril de 2022.

Esta es una ilustración artística de un exoplaneta masivo en formación llamado AB Aurigae b. Los investigadores utilizaron datos nuevos y de archivo del Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Subaru para confirmar que este protoplaneta se está formando a través de un proceso intenso y violento, llamado inestabilidad del disco. La inestabilidad del disco es un enfoque de arriba hacia abajo, muy diferente del modelo de acumulación de núcleo dominante. En este escenario, un disco masivo alrededor de una estrella se enfría y la gravedad hace que el disco se rompa rápidamente en uno o más fragmentos de masa planetaria. Se estima que AB Aurigae b es unas nueve veces más masivo que Júpiter y orbita su estrella anfitriona dos veces más lejos que Plutón de nuestro Sol. Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI).

 

El telescopio espacial Hubble de la NASA ha fotografiado directamente la evidencia de la formación de un protoplaneta similar a Júpiter a  través de lo que los investigadores describen como un "proceso intenso y violento". Este descubrimiento respalda una teoría debatida durante mucho tiempo sobre cómo se forman los planetas como Júpiter, llamada "inestabilidad del disco".

 

El nuevo mundo en construcción está incrustado en un disco protoplanetario de polvo y gas con una estructura espiral distintiva que gira  alrededor de una estrella joven que se estima que tiene alrededor de 2 millones de años. Esa era aproximadamente la edad de nuestro Sistema Solar cuando la formación de planetas se puso en marcha. La edad del Sistema Solar es actualmente de 4.600 millones de años.

 

"La naturaleza es inteligente; puede producir planetas en una variedad de formas diferentes", dijo Thayne Currie del Telescopio Subaru y  Eureka Scientific, investigador principal del estudio.

 

Todos los planetas están hechos de material que se originó en un disco circumestelar. La teoría dominante para la formación de planetas jovianos se llama "acreción del núcleo", un enfoque de abajo hacia arriba en el que los planetas incrustados en el disco crecen a partir de objetos pequeños, con tamaños que van desde granos de polvo hasta cantos rodados, que chocan y se unen mientras orbitan una estrella. Este núcleo luego acumula lentamente gas del disco. Por el contrario, el enfoque de “inestabilidad del disco” es un modelo de arriba hacia abajo en el que a medida que se enfría un disco masivo alrededor de una estrella, la gravedad hace que el disco se rompa rápidamente en uno o más fragmentos de masa planetaria.

 

El planeta recién formado, llamado AB Aurigae b, es probablemente unas nueve veces más masivo que Júpiter y orbita alrededor de su estrella anfitriona a una enorme distancia de 14.620 millones de kilómetros, más de dos veces más lejos que Plutón de nuestro Sol. A esa distancia, llevaría mucho tiempo, si es que llega a ocurrir, que se formara un planeta del tamaño de Júpiter por acreción del núcleo. Esto lleva a los investigadores a concluir que la inestabilidad del disco ha permitido que este planeta se forme a una distancia tan grande. Y está en un marcado contraste con las expectativas de formación de planetas por el modelo de acreción de núcleo ampliamente aceptado.

 

El nuevo análisis combina datos de dos instrumentos del Hubble: el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial y la cámara de  infrarrojo cercano y el espectrógrafo de objetos múltiples. Estos datos se compararon con los de un instrumento de imágenes de planetas de última generación llamado SCExAO en el Telescopio Subaru de Japón de 8,2 metros ubicado en la cumbre de Mauna Kea, Hawái. La gran cantidad de datos de los telescopios espaciales y terrestres resultó fundamental, porque es muy difícil distinguir entre los planetas jóvenes y las características complejas del disco que no están relacionadas con los planetas.

 

"Interpretar este sistema es extremadamente desafiante", dijo Currie. "Esta es una de las razones por las que necesitábamos el Hubble para  este proyecto: una imagen limpia para separar mejor la luz del disco y de cualquier planeta".

 

La propia naturaleza también nos ayudó: el vasto disco de polvo y gas que gira alrededor de la estrella AB Aurigae está inclinado casi de frente a nuestra vista desde la Tierra.

 

Imagen de la estrella AB Aurigae tomada por el Telescopio Subaru que muestra los brazos espirales en el disco y el protoplaneta AB Aur b recién descubierto. La brillante estrella central se ha enmascarado y su ubicación se indica con la marca de estrella (). Se muestra el tamaño de la órbita de Neptuno en el Sistema Solar para proporcionar escala. Crédito: T. Currie/Telescopio Subaru.

 

Currie enfatizó que la longevidad del Hubble desempeñó un papel particular en ayudar a los investigadores a medir la órbita del protoplaneta.  Originalmente era muy escéptico de que AB Aurigae b fuera un planeta. Los datos de archivo del Hubble, combinados con imágenes de Subaru, demostraron ser un punto de inflexión para cambiar de opinión.

 

"No pudimos detectar este movimiento en el orden de uno o dos años", dijo Currie. "Hubble proporcionó una línea de base de tiempo,  combinada con datos de Subaru, de 13 años, que fue suficiente para poder detectar el movimiento orbital".

 

"Este resultado aprovecha las observaciones terrestres y espaciales y podemos retroceder en el tiempo con las observaciones de archivo del  Hubble", agregó Olivier Guyon de la Universidad de Arizona, Tucson, y el Telescopio Subaru, Hawái. "AB Aurigae b ahora se ha analizado en múltiples longitudes de onda y ha surgido una imagen consistente, una que es muy sólida".

 

Los resultados del equipo se publican en la edición del 4 de abril de Nature Astronomy.

 

"Este nuevo descubrimiento es una fuerte evidencia de que algunos planetas gigantes gaseosos pueden formarse por el mecanismo de inestabilidad del disco", enfatizó Alan Boss de la Carnegie Institution of Science en Washington, DC. "Al final, la gravedad es todo lo que cuenta, ya que los restos del proceso de formación de estrellas terminarán siendo atraídos por la gravedad para formar planetas, de una forma u otra".

 

Comprender los primeros días de la formación de planetas similares a Júpiter proporciona a los astrónomos más contexto sobre la historia de  nuestro Sistema Solar. Este descubrimiento allana el camino para futuros estudios de la composición química de discos protoplanetarios como AB Aurigae, incluso con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA.

 

Fuente:

https://phys.org/news/2022-04-prenatal-protoplanet-upends-planet-formation.html