Un disco, un planeta y una estrella que forman parte del mismo sistema, vistos creciendo simultáneamente
El estudio cuenta con la importante aportación de un investigador del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC).
Los sistemas estelares, como el nuestro, se forman dentro de nubes interestelares de gas y polvo que colapsan produciendo estrellas jóvenes rodeadas de discos protoplanetarios. Por primera vez, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha observado un disco protoplanetario con un gran espacio alimentado por la nube circundante a través de grandes filamentos de acreción, sugiriendo que un planeta puede estar formándose en tándem con la estrella madre mientras el disco alrededor de ellos aún está creciendo.
El equipo de astrónomos liderado por el Dr. Felipe Alves, del Centro de Estudios Astroquímicos (CAS) del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) y ex-estudiante de doctorado del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), utilizó ALMA para estudiar el proceso de acreción en el objeto estelar [BHB2007] 1. Este sistema se encuentra en el extremo de la Nube Molecular del Tubo. Los datos de ALMA revelan un disco de polvo y gas alrededor de la protoestrella, y grandes filamentos de gas alrededor de este disco.
Los científicos, que incluyen al investigador Josep Miquel Girart del IEEC en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC), interpretan estos filamentos como serpentinas de acreción que alimentan el disco con material extraído de la nube ambiente. El disco reprocesa el material acumulado, depositándolo en la protoestrella.
Leyenda: Dos observaciones diferentes del disco protoplanetario. El panel izquierdo y el central muestran diferentes firmas del disco esculpido por un planeta joven o una enana marrón que rodea a una estrella joven. El panel derecho muestra una ilustración del sistema.
Créditos: MPE; illustración: Gabriel A. P. Franco.
La estructura observada es muy inusual para los objetos estelares en esta etapa de la evolución —con una edad estimada de un millón de años— cuando los discos circunestelares ya están formados y maduros para la formación de planetas. «Nos sorprendió bastante observar filamentos de acreción tan prominentes cayendo en el disco», dijo el Dr. Alves. «La actividad de los filamentos de acreción demuestra que el disco sigue creciendo mientras alimenta a la protoestrella».
El equipo también informa de la presencia de una enorme cavidad dentro del disco, lo que sugiere que se está formando un joven planeta gigante o una enana marrón. La cavidad tiene un ancho de 70 unidades astronómicas, y abarca una zona compacta de gas molecular caliente. Además, los datos suplementarios en radiofrecuencia del Very Large Array (VLA) apuntan a la existencia de una emisión no térmica en el mismo lugar donde se detectó el gas caliente. Estas dos líneas de evidencia indican que un objeto astronómico está presente dentro de la cavidad. A medida que este compañero estelar, posiblemente un planeta, acumula material del disco, también calienta el gas y posiblemente impulsa fuertes vientos ionizados o chorros. El equipo estima que es necesario un objeto con una masa de entre 4 y 70 masas de Júpiter para producir la cavidad observada en el disco.
Estas observaciones también imponen nuevas restricciones de tiempo para la formación de planetas y la evolución del disco, arrojando luz sobre cómo los sistemas estelares como el nuestro se esculpen a partir de la nube original.
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Más información
Esta investigación se presenta en un artículo titulado «A case of simultaneous star and planet formation», de Felipe O. Alves et al., publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 19 de noviembre del 2020.
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Imagens
Imagen: PR_Image1
Leyenda: Imagen en falso color que muestra los filamentos de acreción que caen en el disco protoplanetario (visto en el recuadro) alrededor de la protoestrella [BHB2007] 1.
Créditos: MPE.
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