"Ooompah, loompah, roopity rust ... ALMA encuentra cometas escondidos en el polvo". Según muchos estudios en los últimos años, los astrónomos saben que los planetas parecen estar en todas partes alrededor de las estrellas. Ahora, gracias a un dulce telescopio, el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), la ciencia ha dado un gran paso adelante para comprender cómo los granos de polvo minúsculos en un disco protoplanetario pueden algún día evolucionar a un formato más grande.
A poco menos de 400 años luz de la Tierra hay un sistema solar juvenil catalogado como Oph IRS 48. En las imágenes tomadas de sus perímetros exteriores, los astrónomos han captado una pista vital en sus masas de polvo en remolino, una región en forma de media luna llamada " trampa de polvo ". Los investigadores creen que esta área puede ser un capullo protector que permite que se formen formaciones rocosas. ¿Por qué es importante una región así? Es el factor aplastante. Cuando los astrónomos intentan modelar el polvo en formaciones rocosas, han encontrado que las partículas se autodestruyen ... ya sea chocando entre sí o siendo arrastradas hacia la estrella central. Para que puedan progresar más allá de cierto tamaño, simplemente deben tener un área de protección que les permita crecer.
"Hay un obstáculo importante en la larga cadena de eventos que conduce desde pequeños granos de polvo hasta objetos del tamaño de planetas", dijo Til Birnstiel, investigador del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, y coautor de El artículo publicado en la revista Science. “En los modelos informáticos de formación de planetas, los granos de polvo deben crecer desde tamaños submicrométricos hasta objetos de hasta diez veces la masa de la Tierra en solo unos pocos millones de años. Pero una vez que las partículas crecen lo suficiente, comienzan a aumentar la velocidad y chocan, enviándolas de vuelta al punto de partida, o lentamente se desplazan hacia adentro, frustrando un mayor crecimiento ".
Entonces, ¿dónde puede esconderse un planeta recién nacido, un cometa o un asteroide? Nienke van der Marel, estudiante de doctorado en el Observatorio de Leiden en los Países Bajos, y autor principal del artículo, estaba usando ALMA junto con sus compañeros de trabajo, para observar de cerca a Oph IRS 48 y descubrió un toro de gas con una central agujero. Esta ausencia de partículas de polvo fue muy diferente de los resultados anteriores recogidos en el Very Large Telescope de ESO.
"Al principio, la forma del polvo en la imagen nos sorprendió por completo", dice van der Marel. “¡En lugar del anillo que esperábamos ver, encontramos una forma de anacardo muy clara! Tuvimos que convencernos de que esta característica era real, pero la fuerte señal y la nitidez de las observaciones de ALMA no dejaron dudas sobre la estructura. Luego nos dimos cuenta de lo que habíamos encontrado ".
¿Una sorpresa? Usted apuesta. Lo que el equipo descubrió fue una región donde los grandes granos de polvo permanecían cautivos y podían continuar ganando masa a medida que más y más granos colisionaban y se fusionaban. Aquí estaba la "trampa de polvo" que los teóricos predijeron.
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Entonces, ¿qué lo inventa? Para mantener unidos los granos de polvo y formarlos se requiere un vórtice, un área de alta presión para protegerlos. Para formar este vórtice, debe haber un objeto grande presente, ya sea una estrella compañera o un gigante gaseoso. Al igual que un barco que navega por aguas llenas de algas, el objeto secundario en el disco planetario despejaría un camino a su paso, produciendo los remolinos y vórtices críticos necesarios para crear la trampa de polvo. Mientras que estudios previos de Oph IRS 48 descubrieron un anillo rígido de gas de monóxido de carbono combinado con polvo, no se observó una "trampa". Sin embargo, eso no significa que la observación fue negativa. Los astrónomos también descubrieron una brecha entre las porciones internas y externas del sistema solar, una pista de la presencia del cuerpo grande necesario.
Las condiciones eran adecuadas para una posible trampa de polvo. Entra ALMA. Ahora los investigadores pudieron ver tanto el gas como los granos de polvo más grandes al mismo tiempo. Estas nuevas observaciones llevaron a un descubrimiento que ningún otro telescopio había revelado aún ... una protuberancia torcida en la parte externa del disco.
Como explica van der Marel: "Es probable que estemos viendo una especie de fábrica de cometas, ya que las condiciones son las adecuadas para que las partículas crezcan de milímetro a tamaño de cometa. No es probable que el polvo forme planetas de tamaño completo a esta distancia de la estrella. Pero en un futuro cercano, ALMA podrá observar trampas de polvo más cerca de sus estrellas madre, donde funcionan los mismos mecanismos. Tales trampas de polvo realmente serían las cunas de los planetas recién nacidos ".
A medida que las partículas más grandes migran hacia las áreas de mayor presión, la trampa de polvo toma forma. Para validar sus hallazgos, los investigadores emplearon modelos de computadora para mostrar que una región de alta presión podría surgir del movimiento del gas en los bordes de apertura. Coincide con la observación del disco Oph IRS 48.
"La combinación de trabajo de modelado y observaciones de alta calidad de ALMA hace de este un proyecto único", dice Cornelis Dullemond del Instituto de Astrofísica Teórica en Heidelberg, Alemania, que es un experto en evolución de polvo y modelado de discos, y miembro del equipo. . "En el momento en que se obtuvieron estas observaciones, estábamos trabajando en modelos que predecían exactamente este tipo de estructuras: una coincidencia muy afortunada".
"Esta estructura que vemos con ALMA podría reducirse para representar lo que podría estar sucediendo en el sistema solar interno donde se formarían más planetas rocosos similares a la Tierra", dijo Birnstiel. "Sin embargo, en el caso de estas observaciones, podemos estar viendo algo análogo a la formación del Cinturón de Kuiper de nuestro Sol o la Nube de Oort, la región de nuestro sistema solar donde se cree que se originan los cometas".
Al igual que la fábrica de sueños de nuestra infancia, ALMA todavía está en construcción. Estas observaciones únicas se tomaron con los receptores ALMA Band 9: instrumentación de fabricación europea que permite a ALMA entregar sus imágenes más nítidas y detalladas hasta el momento.
"Estas observaciones muestran que ALMA es capaz de proporcionar ciencia transformadora, incluso con menos de la mitad de la matriz completa en uso", dice Ewine van Dishoeck del Observatorio de Leiden, quien ha sido un importante contribuyente al proyecto ALMA durante más de 20 años. . "El salto increíble tanto en la sensibilidad como en la nitidez de la imagen en la Banda 9 nos da la oportunidad de estudiar aspectos básicos de la formación de planetas de formas que antes simplemente no eran posibles".
Fuente original de la historia: Comunicado de prensa de ESO. Para leer más: NRAO News Release.
