Artículo científico

ALMA cartografió una corriente de gas de aproximadamente 1,6 billones de kilómetros que alimenta a GW Orionis, vinculando la acreción tardía proveniente de la nube circundante con los llamativos anillos desalineados de formación planetaria de este sistema estelar triple.

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astronomía cartografió una vasta corriente de gas que alimenta a GW Orionis, un joven sistema estelar triple rodeado por tres anillos desalineados de material de formación planetaria. Las observaciones proporcionan la evidencia más clara hasta ahora de que la acreción tardía proveniente de la nube natal de un sistema puede contribuir a inclinar y remodelar un disco protoplanetario.

La corriente se extiende aproximadamente 12.000 unidades astronómicas —unos 0,2 años luz, o cerca de 1,6 billones de kilómetros— desde el disco. Al rastrear su movimiento mediante monóxido de carbono, el equipo descubrió que el gas entrante alcanza el disco en su anillo de polvo más externo y posee un momento angular estrechamente alineado con ese anillo, aunque presenta una marcada desalineación respecto al anillo más interno.

Un entorno dinámico para la formación de planetas

GW Orionis se encuentra a unos 1.300 años luz de distancia, en la constelación de Orión. Sus tres estrellas jóvenes están rodeadas por un disco masivo cuyos tres anillos de polvo presentan diferentes inclinaciones, en lugar de compartir un mismo plano. Esta geometría inusual ha convertido al sistema en un importante laboratorio para estudiar cómo los entornos estelares complejos influyen en los discos planetarios.

La investigación fue liderada por Maria Galloway-Sprietsma, candidata a doctora de la Universidad de Florida. El equipo ajustó un modelo a la forma y velocidad de la corriente para reconstruir su trayectoria. Según el modelo que mejor se ajusta a los datos, el vector de momento angular de la corriente está alineado con el anillo externo con una diferencia de aproximadamente 3 grados, mientras que presenta una desalineación de cerca de 32 grados con respecto al anillo interno. Esta estrecha correspondencia sugiere que el material entrante es probablemente el responsable de la estructura inclinada del disco exterior.

El resultado respalda una visión de la formación planetaria más dinámica que el modelo tradicional de un disco aislado y ordenado. El material de una nube molecular circundante puede seguir cayendo sobre un sistema joven evolucionado a través de corrientes irregulares, modificando la masa y el momento angular del disco y, potencialmente, influyendo en la arquitectura orbital de los planetas que se forman en él.

Los tres componentes de ALMA revelan la corriente completa

El estudio combina observaciones nuevas y de archivo de ALMA. Los datos de alta resolución del Conjunto de 12 metros permiten distinguir los anillos de polvo cercanos a las estrellas, mientras que las observaciones realizadas con las antenas de 7 metros del Atacama Compact Array y las de Potencia Total de ALMA recuperan la emisión molecular mucho más extensa, que se extiende hacia la nube circundante. En conjunto, los tres componentes de ALMA conectan la estructura detallada del disco de formación planetaria con su entorno a gran escala.

“Estudios anteriores de GW Orionis revelaron que los anillos interno, medio y externo del sistema están desalineados y que cada uno presenta un ángulo de inclinación diferente. Cuando nuestro equipo modeló la caída de esta corriente, descubrimos que el ángulo con el que impacta el disco está estrechamente alineado con el anillo externo”, explica Galloway-Sprietsma.

ALMA detectó la corriente en las líneas moleculares de ¹²CO y ¹³CO, lo que permitió al equipo estudiar tanto su morfología como su cinemática. “Gracias a la gran sensibilidad de ALMA, pudimos estudiar la cinemática de la corriente a partir de datos de líneas moleculares”, señaló Galloway-Sprietsma.

A partir de la emisión de ¹³CO, el equipo estimó que la corriente contiene cerca de 1,6 masas de Júpiter de gas. Además, calculó un tiempo de caída de aproximadamente 40.000 años y una tasa actual de acreción de masa de 3,6 × 10⁻⁸ masas solares por año, cerca de un orden de magnitud por debajo de la tasa a la que las estrellas incorporan material.

El momento angular total de la corriente también es menor que el del disco. En conjunto, estas mediciones indican que ALMA probablemente está observando las etapas finales del episodio de acreción. La corriente podría haber transportado un mayor momento angular en el pasado, cuando habría sido capaz de producir la desalineación actual del disco, pero es poco probable que continúe inclinándolo de manera significativa.

Aún conectado con su nube natal

Las observaciones de Potencia Total de ALMA revelan una emisión brillante que conecta la corriente con la región de formación estelar circundante. El artículo científico concluye que la separación proyectada se encuentra dentro del radio de Bondi–Hoyle del sistema, lo que concuerda con la posibilidad de que GW Orionis haya capturado este material mientras se desplazaba a través de su nube natal. Esto aporta una conexión observacional entre la acreción tardía y la estructura de un disco de formación planetaria.

Futuras observaciones de ALMA buscarán moléculas trazadoras de choques, incluidas especies que contienen azufre, para localizar el punto donde la corriente impacta el disco y determinar cómo ese choque modifica el material disponible para la formación de planetas. El estudio de otros sistemas jóvenes ayudará a determinar qué tan comunes son estas corrientes y si pueden explicar otras arquitecturas planetarias con inclinaciones pronunciadas.

Información adicional

La investigación se presenta en el artículo “A Streamer Driving Misalignment in the Circumtriple Disk of GW Ori”, de Maria Galloway-Sprietsma y su equipo, publicado en The Astronomical Journal.

Este artículo está basado en el comunicado de prensa del Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de Estados Unidos, socio de ALMA en representación de Norteamérica.

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 (NSTC), 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.

Imagen

Representación artística de una corriente de gas que alimenta el disco protoplanetario alrededor de GW Orionis y contribuye a la desalineación de sus anillos de polvo. Crédito: NSF/AUI/NSF NRAO/B. Saxton