Artículo científico

Un nuevo estudio identifica una zona de transición, buscada desde hace mucho tiempo, donde el gas que cae se convierte en un disco giratorio 

Todos los planetas —incluidos los del Sistema Solar—nacieron dentro de un disco de gas y polvo en rotación que, a su vez, orbita una estrella joven. Desde hace mucho tiempo, astrónomas y astrónomos saben que estos discos existen y que los planetas se forman en su interior. Lo que no podían explicar hasta ahora era cómo llegaba la materia prima hasta ahí. Un nuevo estudio dirigido por Indrani Das del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica (ASIAA) ha encontrado la pieza que faltaba: una zona de transición bien definida en la que el gas caótico que cae se asienta gradualmente en la rotación ordenada de un disco protoplanetario (o disco de formación planetaria). El equipo científico nombró a esta zona ENDTRANZ (Zona de Transición del Disco de la Envoltura) y la detectó por primera vez en un sistema estelar joven actual, utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). 

Del caos al orden  

Las estrellas jóvenes están rodeadas de una vasta envoltura de gas y polvo. La gravedad atrae este material hacia el interior, alimentando tanto a la estrella en crecimiento como al disco que la rodea. Sin embargo, el gas que cae se mueve de forma diferente al del disco — de manera más lenta y caótica—, y el punto en el que uno se transforma en el otro nunca se había observado con claridad. 

Los modelos teóricos anteriores asumían que la transición era abrupta, casi instantánea. El nuevo estudio demuestra que no es así. Mediante simulaciones computacionales detalladas, el equipo rastreó cómo un núcleo de nube en colapso evoluciona hacia un sistema estrella-disco, y descubrió que la transición se desarrolla gradualmente en una región finita, dejando una huella característica: un "salto" distintivo en la distribución del momento angular específico, una medida de cómo rota el gas en función de su distancia a la estrella. 

"La existencia de ENDTRANZ es el resultado natural de la redistribución de masa y de momento angular durante la formación de discos alrededor de estrellas jóvenes. Este proceso, en última instancia, determina cómo el material que cae desde la envoltura, que gira más lentamente que la velocidad kepleriana, se extiende para formar el disco y, gradualmente, se asienta en una rotación kepleriana ordenada", explicó Das. 

ALMA encuentra la huella dactilar  

Para comprobar si ENDTRANZ existe en la naturaleza, el equipo se centró en L1527 IRS, una joven protoestrella situada a unos 450 años luz de distancia en la nube molecular de Tauro. Utilizando datos del programa extendido de ALMA eDisk (Discos Incrustados en la Formación Planetaria), encontraron exactamente la misma señal de momento angular que habían predicho las simulaciones: una zona de aproximadamente 16 unidades astronómicas de ancho, o unas 16 veces la distancia de la Tierra al Sol. 

 «Este trazador de ENDTRANZ se manifiesta esencialmente mediante una transición gradual en la velocidad de rotación, lo que ofrece un marco de diagnóstico para comprender los procesos físicos que impulsan la evolución del disco», afirmó Shantanu Basu, director interino del Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica y coautor del estudio. 

La extraordinaria resolución de ALMA fue esencial para que esta detección fuera posible, ya que permitió resolver la estructura en la interfaz precisa entre la envoltura y el disco, un régimen hasta ahora inaccesible. 

 "Una cuidadosa inspección y comparación de la dependencia radial del momento angular específico entre los datos de observación y las simulaciones, ayudaron a identificar evidencia de ENDTRANZ en L1527 IRS", dijo Nagayoshi Ohashi, investigador principal del programa ALMA eDisk Large y coautor del estudio. 

Una nueva perspectiva sobre la formación planetaria 

Este descubrimiento establece a ENDTRANZ como una característica fundamental de cómo se forman las estrellas y los sistemas planetarios, y abre la puerta a la búsqueda de la misma señal en otros sistemas jóvenes de la galaxia. 

 "¡En muchos sentidos, creemos que esto es solo el principio!”, afirmó Das. 

Información adicional 

El estudio se publicó como “Modeling the Break in the Specific Angular Momentum within the Envelope-Disk Transition Zone”, en la revista Astrophysical Journal. 

 Este artículo se basa en el comunicado de prensa original del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), socio de ALMA en representación de Asia del Este.  

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI). 

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA. 

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