AA: Un planeta en la incubadora

Hoy, en Acercando la Astronomía, entrevistamos a Ignacio Mendigutía, investigador post-doctoral de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Leeds. Ignacio nos presenta los resultados de su último trabajo, el descubrimiento de la región más interna de un sistema planetario en formación:

Descubierta la región mas interna de un sistema planetatario en formación
I. Mendigutía, W.J. de Wit, R.D. Oudmaijer, J.R. Fairlamb, A.C. Carciofi, J.D. Ilee, R.G. Vieira

1. ¿Podrías explicarnos brevemente de qué trata el artículo?

En este trabajo hemos estudiado el sistema HD 100546. Se trata de una estrella joven rodeada de una gran estructura gaseosa y polvorienta con forma de disco, donde se están formando uno o mas planetas. Lo que nosotros hemos descubierto es un disco gaseoso adicional que rodea la estrella, y que tiene un tamaño “extremadamente pequeño”, menor que 0.25 au (1 au es la distancia media que separa la tierra del sol, 150 millones de kilómetros). Hemos visto que este disco rota en sentido anti-horario, y que la cantidad de gas que cae del disco a la estrella cada año, debido a su atracción gravitatoria/magnética, es de alrededor de 10 veces la masa de nuestra luna. Puesto que la masa total del disco interno es sólo la de unas pocas lunas, esa “tasa de acreción” implicaría que el disco de gas sólo podría sobrevivir unos pocos meses. Es altamente improbable que hayamos detectado el disco justo en este breve periodo, dado que las escalas de tiempo en que las estrellas jóvenes evolucionan es de varios millones de años. Así que lo mas plausible es concluir que de alguna forma se está suministrando material a este disco. Una posible explicación, basado en teorías y observaciones previas de otros sistemas, es que un planeta en formación esté alimentando con gas al disco interno, permitiendo así su supervivencia.

Ilustración del sistema planetario en formación HD 100546, formado por un disco externo de gas y polvo, un hueco con un planeta en formación y un disco interno alrededor de la estrella. Autoría: David Cabezas Jimeno, anotaciones de J. Lillo-Box.

Ilustración del sistema planetario en formación HD 100546, formado por un disco externo de gas y polvo, un hueco con un planeta en formación y un disco interno alrededor de la estrella. Autoría: David Cabezas Jimeno, anotaciones de J. Lillo-Box.

2. ¿Qué implicaciones tiene este artículo y en qué ha sido pionero? ¿A qué preguntas ha dado respuestas?

Sabemos que existen muchos planetas rodeando estrellas “maduras” similares al Sol (hasta la fecha, unos 1600 exoplanetas han sido descubiertos). Sin embargo, aunque también sabemos que los planetas se forman en los “discos protoplanetarios” que rodean las estrellas jóvenes, contamos con apenas un par de detecciones confirmadas de estos planetas en formación. El gas y el polvo de los discos dificulta muchísimo este tipo de detecciones. HD100546 es uno de estos casos. Un planeta ha sido detectado en la parte externa del disco, a unas 50 au, y se ha sugerido que otro posible planeta podría orbitar a unas 10 au de la estrella central, aunque aun no hay confirmación directa. Este segundo planeta estaría situado en una anillo vacío de material, entre el disco externo donde se halla el primer planeta, y las regiones mas cercanas a la estrella. En nuestro trabajo mostramos la primera observación directa de la parte mas interna de un sistema planetario en formación, logrando caracterizar cómo es la interacción estrella-disco en este tipo de sistemas. Además, el disco de gas que hemos descubierto constituye una prueba indirecta de que el segundo planeta, el mas cercano a la estrella, podría de hecho estar ahí. Este planeta podría ser el responsable de la existencia del disco que hemos detectado. Su interacción gravitatoria podría estar causando una transferencia de gas desde el disco externo hacia las regiones internas, a través del anillo vacío de material.

3. ¿Qué instalaciones científicas has tenido que emplear para lograr el objetivo?

Como he mencionado antes, la región que hemos observado tiene un tamaño menor de 0.25 au. Puesto que HD 100546 está a unos 330 años-luz, hablamos de unas separaciones angulares extremadamente pequeñas, de apenas unos mili-segundos de arco (dos millones de veces mas pequeño que el diámetro angular de la luna vista desde la tierra). Esto es comparable a querer medir el diámetro de la cabeza de un alfiler desde una distancia de 100 km. Ninguno de los telescopios actuales es capaz de hacer esto, así que lo que hicimos fue combinar tres “Very Large Telescopes (VLTs)” en Chile, usando el instrumento “AMBER” del Observatorio Europeo Austral (ESO). El diámetro de cada VLT es de 8.2 metros, pero el poder de resolución resultante de la combinación de los tres es el equivalente al de un solo telescopio de unos 130 metros de diámetro.

4. ¿Qué repercusiones podrían tener los resultados de este artículo en la vida diaria actual o futura?

Hace falta no solo confirmar la presencia del segundo planeta en HD 100546, sino aumentar significativamente el número de detecciones de planetas jóvenes en discos protoplanetarios alrededor de otra estrellas. Como he mencionado, las evidencias directas de que disponemos de planetas en formación son aun muy escasas, y muy difíciles de realizar, por lo que deben explorarse otras vías complementarias. Por ejemplo, podemos estudiar la influencia que la presencia de estos planetas tiene sobre los discos que los albergan, o el efecto que tienen en la forma en que la estrella y el disco interaccionan, como hemos hecho en nuestro trabajo. Combinando información sobre exoplanetas alrededor de estrellas maduras con el estudio de proto-planetas alrededor de estrellas jóvenes podremos tener una imagen mas completa sobre el origen y evolución de sistemas planetarios como el nuestro.

Ilustración de la parte interna del sistema protoplanetario HD 100546, mostrando el planeta y los caminos seguidos por el gas y el polvo. Fuente: David Cabezas Jimeno.

Ilustración de la parte interna del sistema protoplanetario HD 100546, mostrando el planeta y los caminos seguidos por el gas y el polvo. Fuente: David Cabezas Jimeno.

Ignacio Mendigutía
Publicado en la revista MNRAS en el año 2015.

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