ALMA descubre brazos en espiral ocultos abrazando una joven estrella

29 septiembre, 2016

Un equipo de astrónomos descubrió un sorprendente remolino de polvo alrededor de la joven estrella Elias 2-27. Este particular fenómeno, observado con el Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array (ALMA), es generado por ondas de densidad, es decir, perturbaciones gravitacionales en el disco de polvo que dan forma a unos brazos similares a los de las galaxias en espiral, pero mucho más pequeños.

“Estas observaciones son la primera prueba directa de la presencia de ondas de densidad en un disco protoplanetario”, señala Laura Pérez, astrónoma del Instituto de Radioastronomía Max Planck, en Bonn (Alemania), y autora principal de un artículo publicado en la revista Science.

Los astrónomos ya habían observado curiosas formas en espiral en las superficies de discos protoplanetarios, pero ignoraban si estas también se generaban hacia el interior del disco, donde se forman los planetas. Por primera vez, ALMA logró observar esta zona en un disco y reveló indicios claros de la presencia de ondas de densidad en espiral.

Más cerca de la estrella, ALMA encontró un disco de polvo plano con una extensión que pasa a la órbita de Neptuno en nuestro Sistema Solar. Más allá de ese punto, ALMA detectó una estrecha franja con bastante menos polvo que delata la posible presencia de un planeta en proceso de formación. Del borde externo de este surco salen dos brazos en espiral que se extienden por más de 10.000 millones de kilómetros a partir de la estrella anfitriona.


ALMA descubrió brazos en espiral en el disco protoplanetario que rodea la joven estrella Elias 2-27. El fenómeno es producido por ondas de densidad (perturbaciones gravitacionales) en el disco. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) | Descargar imagen

Según Pérez, el hallazgo de ondas de densidad a tamaña distancia podría tener implicaciones para las teorías sobre los procesos de formación planetaria. En las teorías consagradas, el proceso comienza con la aglomeración de pequeños planetesimales por efecto de la gravedad. En la zona externa de un disco, donde escasean los planetesimales, la inestabilidad gravitacional también podría explicar la formación de planetas. Y las ondas de densidad en espiral detectadas por ALMA podrían ser una prueba de dicho proceso.

Elias 2-27 se encuentra a unos 450 años luz de la Tierra, en el complejo de Ofiuco, donde se forman estrellas. A pesar de tener solo la mitad de la masa de nuestro Sol, esta estrella tiene un disco protoplanetario inusualmente masivo. Se calcula que la estrella tiene al menos 1 millón de años de edad, pero sigue alojada en su nube molecular, con lo cual es invisible para los telescopios ópticos.


ALMA observó la incubadora de estrellas Ofiuco para estudiar el disco protoplanetario que rodea la joven estrella Elias 2-27. Los astrónomos descubrieron allí una sorprendente forma de espiral en el disco, causada por ondas de densidad (perturbaciones gravitacionales). Créditos: L. Pérez (MPIfR), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/JPL Caltech/WISE Team | Descargar imagen

“Todavía hay interrogantes sobre cómo se producen estos fenómenos. Quizá sean el resultado de la interacción de un planeta recién formado con el disco protoplanetario, o simplemente de las inestabilidades gravitacionales producidas por la gran masa del disco”, señala Pérez. “ALMA seguirá escrutando este y otros discos similares en el marco de un extenso programa que ayudará a los astrónomos a comprender mejor las fuerzas aparentemente caóticas que terminan produciendo sistemas planetarios estables como el nuestro”.

Información adicional

Esta investigación se detalla en un artículo titulado “Spiral density waves in a young protoplanetary disk” (‘Ondas de densidad en espiral en un joven disco protoplanetario’), de L. Pérez et al., publicado en la revista Science.

El equipo está conformado por L. Pérez (Instituto de Radioastronomía Max Planck, Bonn, Alemania), J. Carpenter (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), S. Andrews (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Cambridge, Massachusetts), L. Ricci (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Cambridge, Massachusetts), A. Isella (Universidad Rice, Houston, Texas), H. Linz (Instituto de Astronomía Max Planck, Heidelberg, Alemania), A. Sargent (Caltech, Pasadena, California), D. Wilner (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Cambridge, Massachusetts), T. Henning (Instituto de Astronomía Max Planck, Heidelberg, Alemania), A. Deller (Instituto de Radioastronomía de Países Bajos, Dwingeloo), C. Chandler (Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos, Socorro, Nuevo México), C. Dullemond (Universidad de Heidelberg, Alemania), J. Lazio (Caltech, Pasadena, California), K. Menten (Instituto de Radioastronomía Max Planck, Bonn, Alemania), S. Corder (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), S. Storm (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Cambridge, Massachusetts), L. Testi (Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral, Garching, Alemania), M. Tazzari (Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral, Garching, Alemania), W. Kwon (Instituto Coreano de Astronomía y Ciencia Espacial, Daejeon), N. Calvert (Universidad de Michigan, Ann Arbor), J. Greaves (Universidad de Cardiff, Reino Unido), R. Harris (Universidad de Illinois, Urbana) y L. Mundy (Universidad de Maryland, College Park).

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 Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), 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.