Una "hamburguesa cósmica" ofrece nuevas pistas sobre la formación de planetas gigantes

ALMA estudia disco protoplanetario de gran tamaño

Nuevas observaciones con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han proporcionado a los astrónomos una visión sin precedentes de la estructura de un disco protoplanetario masivo, apodado la "hamburguesa de Gómez" ("GoHam"). Estos resultados revelan detalles clave sobre cómo el gas y el polvo se organizan alrededor de estrellas jóvenes y plantean posibilidades intrigantes para las primeras etapas de la formación de planetas gigantes.

Los discos protoplanetarios son los lugares de nacimiento de los planetas. GoHam destaca por su enorme tamaño y su orientación única: casi de canto desde la Tierra, lo que permite una rara visión directa de cómo se apilan los materiales vertical y radialmente dentro del disco. Esta perspectiva detallada es posible gracias a la capacidad de ALMA para obtener imágenes de polvo y de gas molecular en longitudes de onda milimétricas.

Las observaciones de ALMA revelan varias capas distintas de gas y polvo que orbitan alrededor de la estrella central: dos formas de monóxido de carbono (12CO y 13CO) y moléculas que contienen azufre, como CS y SO, cada una de las cuales ocupa diferentes alturas sobre el plano medio del disco. Las partículas de polvo de tamaño milimétrico se concentran en una fina capa cerca del plano medio, mientras que los componentes gaseosos se extienden mucho más por encima y por debajo de él.

El disco de GoHam es enorme: el gas 12CO se extiende a casi 1.000 unidades astronómicas de la estrella y alcanza alturas verticales de varios cientos de unidades astronómicas, lo que lo convierte en uno de los discos de formación de planetas más grandes conocidos. La masa total de polvo es significativamente mayor que la de los discos típicos alrededor de estrellas similares, lo que indica una capacidad excepcional para construir planetas masivos y potencialmente un sistema planetario completo.

A pesar de su apariencia de "hamburguesa", GoHam no es perfectamente simétrico. Un lado de la capa de polvo parece más brillante y más extendido, probablemente debido a una perturbación o vórtice a gran escala que podría ayudar a atrapar partículas sólidas. Este proceso mejora el crecimiento de los materiales de construcción del planeta. Las emisiones prolongadas y débiles de monóxido de carbono también sugieren un viento fotoevaporativo, en el que la luz de las estrellas expulsa gradualmente el gas de las regiones exteriores del disco.

Un descubrimiento particularmente intrigante es un arco unilateral de emisión de monóxido de azufre (SO) justo fuera de la región de polvo más brillante. Este arco se alinea con un grupo denso previamente identificado, GoHam b, interpretado como material que colapsa bajo su propia gravedad. Esta característica podría representar una de las primeras fases observables de un planeta gigante masivo de órbita amplia que se forma dentro del disco.

"GoHam nos brinda una visión clara y poco común de la estructura vertical y radial de un disco muy grande, casi de canto", dijo Charles Law, miembro del NHFP Sagan de la Universidad de Virginia e investigador principal de la investigación. "Esto lo convierte en un sistema de referencia para probar modelos detallados de cómo evolucionan los discos y forman planetas".

La combinación del tamaño extremo del disco, las asimetrías, los vientos y la evidencia de la formación temprana de planetas convierte a GoHam en un laboratorio excepcional para comprender cómo los planetas gigantes, especialmente lejos de sus estrellas madre, pueden formarse e influir en su entorno.

Información adicional

Los resultados de este estudio se presentaron en una conferencia de prensa en la reunión anual de la Sociedad Astronómica Estadounidense en enero de este año y actualmente están en preparación para su publicación.

Este artículo se basa en un comunicado de prensa del Observatorio Nacional de Radioastronomía de los Estados Unidos (NRAO), socio de ALMA en representación 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 miembro, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional 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 (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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