ALMA detecta complejos bulbos asimétricos en discos protoplanetarios

26 marzo, 2014

Astrónomos observaron con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) dos discos protoplanetarios masivos descubriendo grandes asimetrías en la forma en que el polvo se distribuye en éstos.

Comparando estos resultados con otras observaciones de ALMA, los investigadores creen que esta forma asimétrica del disco puede ser no solo la norma, sino que una etapa esencial en la formación de planetas.

En estos sistemas protoplanetarios, denominados SR 21 y SAO 206462, ALMA reveló cavidades carentes de polvo cercanas a las estrellas y discos gaseosos extendidos hacia el exterior. Es en estas regiones lejanas que fueron descubiertas las asimetrías de polvo.

«Estas observaciones revelaron grandes asimetrías en las zonas exteriores de los discos, conteniendo cada una material equivalente al dos planetas del tamaño de Júpiter», afirmó la astrónoma chilena Laura Pérez, del Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO, por sus siglas en inglés), en Socorro, EE.UU. «La forma más adecuada para explicar estas observaciones es la presencia de una estructura de vórtice en el disco exterior».

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Crédito: L. Perez (NRAO/AUI/NSF); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); T. Muto (Kogakuin University); NAOJ/Subaru

En ciertos aspectos similares a otros bulbos asimétricos conocidos como «trampas de polvo» vistos en observaciones anteriores de ALMA, estos vórtices podrían facilitar que polvo y gas se agrupen alrededor de estrellas. Existen modelos que predicen que si los granos de polvo alcanzan cierto tamaño, entonces éstos serían sea absorbidos por la estrella o colisionarían con otros granos de tamaño similar. Al concentrar polvo y gas, estas regiones asimétricas podrían proveer refugio suficiente para que puedan crecer los granos.

Pero los vórtices revelados en las nuevas observaciones de ALMA ocupan una franja mucho mayor que los observados anteriormente. Esto podría indicar que se formaron bajo condiciones diferentes, posiblemente como resultado de turbulencias en el disco.

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Crédito: L. Perez (NRAO/AUI/NSF); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); K. Follette (Univ. Arizona); NAOJ/Subaru

Tanto SR 21 como SAO 206462 están en proceso de transformación desde un disco grueso rebosante de polvo y gas a uno más delgado, que potencialmente albergue planetas completamente formados. Observaciones con otros telescopios no lograron detectar estas grandes regiones asimétricas, mientras que con la gran resolución angular y sensibilidad de ALMA se pudieron distinguir estas características.

Pérez y sus colegas especulan que el proceso (o los procesos) que está creando éstas asimetrías podría estar presente en la mayoría de los discos de transición.

Otras observaciones realizadas con ALMA detectan estructuras residuales que no calzan exactamente con el modelo de vórtices. Es posible que representen estructuras en espiral dentro de los discos, pero para confirmarlo es necesario realizar más observaciones con ALMA y con el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).

Los resultados de esta investigación fueron publicados en el Astrophysical Journal Letters:  http://arxiv.org/abs/1402.0832

Información adicional

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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