ALMA observa turbulenta zona de formación planetaria

3 agosto, 2020

Los lugares donde se forman los planetas pueden ser mucho más complejos y caóticos de lo que se creía. Eso es lo que quedó demostrado en una nueva imagen de la estrella RU Lup obtenida con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Todos los planetas, incluso los de nuestro Sistema Solar, nacen en discos de gas y polvo que giran alrededor de estrellas, los llamados discos protoplanetarios. Gracias a ALMA, hay increíbles imágenes en alta resolución de esas fábricas de planetas, donde se ven discos de polvo con múltiples anillos y surcos que delatan la presencia de planetas en formación. Los ejemplos más famosos son HL Tau y TW Hydrae

Ahora bien, estos discos no están necesariamente tan bien definidos como podría deducirse de esas primeras observaciones. ALMA obtuvo una nueva imagen de RU Lup, una joven estrella variable de la constelación de Lupus, donde se aprecia un enorme conjunto de brazos de gas en espiral que se extienden mucho más allá de su conocido disco de polvo. Esta estructura en espiral, con aspecto de minigalaxia, se extiende a una distancia de prácticamente 1.000 unidades astronómicas (UA) desde la estrella, mucho más lejos que el compacto disco de polvo, de unas 60 UA. 

Las observaciones de RU Lup realizadas anteriormente con ALMA en el marco del Proyecto de Observación de Subestructuras de Discos en Alta Resolución Angular (DSHARP, en su sigla en inglés) habían revelado surcos en el polvo del disco protoplanetario, un indicio de que allí se formaban planetas. “Pero también detectamos unas tenues estructuras de gas de monóxido de carbono (CO) que se extendían más allá del disco. Por eso decidimos observar el disco que rodea la estrella nuevamente, esta vez concentrándonos en el gas en vez del polvo”, cuenta Jane Huang, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (CfA) y autor principal de un artículo publicado hoy en The Astrophysical Journal

Los discos protoplanetarios contienen mucho más gas que polvo. Mientras el polvo se acumula para formar el núcleo de un planeta, el gas crea su atmósfera. 

Las observaciones de estructuras de polvo en alta resolución de los últimos años han revolucionado nuestra comprensión de los procesos de formación de los planetas. Sin embargo, de esta nueva imagen del gas se desprende que las explicaciones actuales de estos procesos aún son muy simplistas, y que podría tratarse de un fenómeno mucho más caótico de lo que se había inferido anteriormente a partir de las conocidas imágenes de anillos concéntricos bien definidos.

“El hecho de que hayamos observado esta estructura en espiral en el gas tras una observación más prolongada sugiere que probablemente aún no hayamos presenciado toda la diversidad y complejidad de los entornos donde se forman los planetas. Es posible que se nos hayan pasado muchos detalles de las estructuras de gas de otros discos”, agrega Jane Huang. 

La astrónoma y su equipo postulan varias explicaciones para la aparición de los brazos en espiral alrededor de RU Lup. Una de ellas es que el disco podría estar colapsando por efecto de su propia gravedad, puesto que tiene mucha masa. Otra explicación es que RU Lup podría estar interactuando con otra estrella, y otra posibilidad más es que el disco esté interactuando con su entorno y haya material interestelar en acreción a lo largo de los brazos en espiral. 

“Ninguno de estos escenarios explica a cabalidad lo que hemos observado”, afirma Sean Andrews, de CfA, quien forma parte del equipo de investigación. “Puede haber procesos desconocidos en acción durante la formación planetaria que aún no hayamos incorporado a nuestros modelos. Solo podremos descubrirlos si encontramos otros discos similares a RU Lup”.

Información adicional

Los resultados de esta investigación se recogen en el artículo titulado “Large-scale CO spiral arms and complex kinematics associated with the T Tauri star RU Lup” (‘Brazos de CO en espiral a gran escala y cinemática compleja asociada a la estrella RU Lup de T Tauri’), de J. Huang et al., publicado en The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/aba1e1

El equipo de investigación lo integran Jane Huang, Sean M. Andrews, Karin I. Öberg y David J. Wilner (Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian), Megan Ansdell (NASA HQ), Myriam Benisty (Universidad de Chile/IPAG Francia), John M. Carpenter (Joint ALMA Observatory Chile), Andrea Isella (Universidad Rice), Laura M. Pérez (Universidad de Chile), Luca Ricci (Universidad Estatal de California en Northridge), Jonathan P. Williams (Universidad de Hawái) y Zhaohuan Zhu (Universidad de Nevada).

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO), socio de ALMA en nombre de América del Norte.

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.

Imágenes

Imagen generada por ALMA del disco protoplanetario alrededor de la joven estrella RU Lup. El recuadro (el disco rojo, abajo a la izquierda) es una imagen obtenida anteriormente, en el marco del programa DSHARP, donde se aprecia el disco de polvo con anillos y surcos que delatan la presencia de planetas en formación. Las nuevas observaciones muestran una gran estructura en espiral (en azul) hecha de gas que se extiende mucho más allá del compacto disco de polvo. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang y S. Andrews; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Imagen generada por ALMA del disco protoplanetario alrededor de la joven estrella RU Lup. El recuadro (el disco rojo, abajo a la izquierda) es una imagen obtenida anteriormente, en el marco del programa DSHARP, donde se aprecia el disco de polvo con anillos y surcos que delatan la presencia de planetas en formación. Las nuevas observaciones muestran una gran estructura en espiral (en azul) hecha de gas que se extiende mucho más allá del compacto disco de polvo. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang y S. Andrews; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Imagen obtenida por ALMA del disco protoplanetario que rodea la joven estrella RU Lup, donde se aprecian brazos de gas en espiral. La estructura se extiende por casi 1.000 unidades astronómicas (UA) desde la estrella. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Imagen obtenida por ALMA del disco protoplanetario que rodea la joven estrella RU Lup, donde se aprecian brazos de gas en espiral. La estructura se extiende por casi 1.000 unidades astronómicas (UA) desde la estrella. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
La Supernova 1987A se encuentra a 163.000años luz en el cielo austral, en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite a la Vía Láctea. Crédito: NRAO/AUI/NSF, IAU, Sky & Telescope
La Supernova 1987A se encuentra a 163.000 años luz en el cielo austral, en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite a la Vía Láctea. Crédito: NRAO/AUI/NSF, IAU, Sky & Telescope