Artículo científico

Un nuevo estudio astronómico captura dificultades previamente desconocidas en el desarrollo de los planetas

Un equipo internacional de astrónomas y astrónomos ha capturado, por primera vez, una imagen detallada de los sistemas planetarios en una era que durante mucho tiempo estuvo rodeada de misterio. El sondeo ALMA para Resolver las Subestructuras del Cinturón de Kuiper (ARKS), que utiliza el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ha producido las imágenes más nítidas hasta la fecha de 24 discos de escombros, los cinturones de polvo que quedan tras la formación de los planetas. Estos discos son el equivalente cósmico de la adolescencia de los sistemas planetarios: algo más maduros que los discos de formación planetaria, pero aún no han alcanzado la madurez.

Un eslabón perdido en los álbumes familiares planetarios

“A menudo hemos visto las fotos de la infancia de los planetas formándose, pero hasta ahora, la adolescencia ha sido un eslabón perdido”, afirma Meredith Hughes, profesora asociada de Astronomía en la Universidad Wesleyana y codirectora principal de este estudio.

La contraparte de esta fase en nuestro Sistema Solar es el Cinturón de Kuiper, un anillo de escombros helados más allá de Neptuno que conserva un registro de colisiones masivas y migraciones planetarias de hace miles de millones de años. Al estudiar 24 cinturones de escombros exoplanetarios, el equipo de ARKS ha abierto una ventana a lo que vivió nuestro Sistema Solar mientras se formaba la Luna y los planetas se disputaban sus lugares definitivos, ¡e incluso intercambiaban órbitas!

Discos adolescentes: difíciles de fotografiar, imposibles de ignorar

Los discos de escombros son tenues, cientos o incluso miles de veces más tenues que los discos brillantes y ricos en gas donde nacen los planetas. El equipo de ARKS superó estos desafíos y produjo imágenes de estos discos con un detalle sin precedentes. Como adolescentes que esquivan la cámara, estos tenues discos han logrado ocultarse de los astrónomos durante años. Pero, gracias a ALMA, ahora se pueden observar sus complejas estructuras: cinturones con múltiples anillos, halos anchos y lisos, bordes afilados e incluso arcos y cúmulos inesperados.

"Estamos observando una verdadera diversidad: no solo anillos simples, sino cinturones con múltiples anillos, halos y fuertes asimetrías, lo que revela un capítulo dinámico y complejo en la historia planetaria", añade Sebastián Marino, líder del programa ARKS y profesor asociado de la Universidad de Exeter.

Aspectos destacados y novedades de ARKS

• Un nuevo referente: ARKS es el estudio de discos de escombros más grande y de mayor resolución, similar a un "DSHARP para discos de escombros", que establece un nuevo estándar de referencia.
• Una juventud dinámica y violenta: Aproximadamente un tercio de los discos observados muestran subestructuras claras (múltiples anillos o huecos distintivos) que sugieren características heredadas de etapas anteriores de la formación planetaria o esculpidas por planetas a lo largo de escalas de tiempo
• Pistas de agitación planetaria: Muchos discos muestran evidencia de zonas de calma y caos, con regiones verticalmente hinchadas, similares a la mezcla de objetos clásicos serenos del Cinturón de Kuiper de nuestro Sistema Solar y aquellos dispersados ​​por la migración de Neptuno en el pasado.
• Sorprendentes supervivientes de gas: Varios discos retienen gas mucho más tiempo del esperado. En algunos sistemas, el gas remanente puede moldear la química de los planetas en crecimiento, o incluso empujar el polvo hacia amplios halos.
• Asimetrías y arcos: Muchos discos están desequilibrados, con arcos brillantes o formas excéntricas, lo que sugiere empujes gravitacionales de planetas invisibles, cicatrices de nacimiento remanentes de la migración planetaria o interacciones entre el gas y el polvo.
• Publicación de datos: Todas las observaciones de ARKS y los datos procesados ​​se ponen a disposición de astrónomos de todo el mundo, lo que facilita nuevos descubrimientos.

Implicaciones: Tu Sistema Solar fue una vez un viaje alocado

Los resultados de ARKS muestran que esta fase adolescente es un período de transición y agitación. «Estos discos registran un período en el que las órbitas planetarias se alteraban y enormes impactos, como el que forjó la Luna de la Tierra, moldeaban el joven sistema", afirma Luca Matrà, codirector del estudio y profesor asociado del Trinity College de Dublín.

Al observar docenas de discos alrededor de estrellas de diferentes edades y tipos, ARKS ayudó a descifrar si las características caóticas son heredadas, esculpidas por planetas o surgen de otras fuerzas cósmicas. Responder a estas preguntas podría revelar si la historia de nuestro Sistema Solar fue única o la norma.

Mirando hacia el futuro: En busca de arquitectos planetarios

Los hallazgos del estudio ARKS son un tesoro para los astrónomos que buscan planetas jóvenes y buscan comprender cómo se forman y reorganizan las familias de planetas, como la nuestra.

“Este proyecto nos brinda una nueva perspectiva para interpretar los cráteres de la Luna, la dinámica del Cinturón de Kuiper y el crecimiento de planetas grandes y pequeños. "Es como añadir las páginas que faltan al álbum familiar del Sistema Solar", añade Hughes.

Información adicional

El sondeo ARKS es obra de un equipo internacional de aproximadamente 60 científicos, liderado por la Universidad de Exeter, el Trinity College de Dublín y la Universidad Wesleyana. Para más información, visite https://arkslp.org/.

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