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Astrónomos observan por primera vez formación de planetas

Astrónomos observan por primera vez formación de planetas

ANN ARBOR– Observar la formación de un planeta no es fácil.  Los planetas se forman en el plano medio de discos de partículas de gas y de polvo que rodean estrellas jóvenes y hasta ahora, los astrónomos no habían podido observar este plano medio debido a que los gases en el disco son demasiado opacos.Astrónomos observan por primera vez formación de planetas

Por primera vez, utilizando los datos de ALMA, el telescopio internacional localizado en Chile, un grupo de astrónomos de la Universidad de Michigan han podido observar la formación de planetas, registrando la temperatura y cantidad de gas presente en las regiones más prolíficas de  ‘producción’ de planetas.

“Previamente, hemos observado discos en el proceso de elaboración de planetas, pero nuestras observaciones sólo arañaban la superficie”, dijo Edwin Bergin, director del Departamento de Astronomía de la U-M añadiendo que hasta ahora, los investigadores tenían que confiar en las observaciones realizadas en la superficie del disco.

Ahora, Bergin y su equipo, que incluye al becario postdoctoral Ke Zhang, desarrollaron un método que permite asomarse a ese plano medio, en este caso, un disco a unos 180 años luz de distancia con un sol alrededor de 0,8 veces la masa de nuestro Sol.

Para observar la temperatura y otras condiciones del nacimiento de un planeta, los astrónomos utilizaron hidrógeno molecular, la molécula más abundante en una región donde se forman planetas o estrellas. Debido a que el hidrógeno molecular no se puede detectar en las temperaturas frías asociadas con los nacimientos de planetas, los astrónomos se centraron en una molécula diferente que existe junto al hidrógeno molecular, siendo utilizada como un proxy para el hidrógeno molecular. El equipo utilizó una forma rara de monóxido de carbono como esta ‘molécula trazadora’.  

La luz emitida por esta rara forma de monóxido de carbono traza claramente el plano medio -revelando por primera vez la formación del planeta a nuestros telescopios. En este caso, las observaciones de los astrónomos se basaron en ALMA, Atacama Large Millimeter Array / submilimétrico, una instalación astronómica internacional que mide la longitud de las ondas de radio emitidas por moléculas en estos discos distantes.

Basados en la distribución de este monóxido de carbono, los astrónomos pudieron calcular la cantidad de masa disponible en el plano medio de una formación planetaria. Usando una forma diferente de monóxido de carbono, los investigadores también midieron la temperatura de la región sobre la base de cuán brillantemente la molécula brillaba.

“Si se quiere entender la formación de nuestro sistema solar y por qué hay tantos sistemas de exoplanetas diferentes, hay que entender el plano medio”, dijo Zhang. “Ese es el plano que donde tienes la mayor parte de la masa concentrada – y es ahí donde se produce la magia.”

Otra conclusión importante de este trabajo es la primera medición directa de lo que se llama la línea de nieve de monóxido de carbono. Esta línea de nieve es el radio en el que el monóxido de carbono se congela en el plano medio. Más allá de este radio, el calor del sol ya no puede mantener el monóxido de carbono en forma de vapor en el plano medio y se congela como hielo sobre la superficie de los granos de polvo.

Poder observar directamente la línea de nieve plano medio también es importante en la comprensión de las condiciones bajo las cuales se forman los planetas, dice Zhang. El monóxido de carbono puede tener un papel similar al del agua en la formación de nuestro sistema solar.

“El agua, una vez que se condensa, añade un montón de masa sólida en la construcción de un núcleo planetario”, dijo Zhang. “El agua hace a los sólidos más pegajosos para que puedan crecer más rápido. Los astrónomos sospechan que la línea de nieve de monóxido de carbono tiene un efecto similar al de la línea de nieve agua.”

Los investigadores esperan usar sus observaciones de la línea de nieve del disco para probar teorías sobre cómo las líneas de nieve facilitan formaciones de planetas en otros discos.

“Con las capacidades de ALMA y esta nueva técnica, los astrónomos pueden finalmente rastrear la formación de planetas en acción”, dijo Bergin. “Esta crítica información es necesaria para confirmar las teorías de la luz planetaria, y nuestra contabilidad de masa sugiere que la formación de planetas ha comenzado, y este disco se halla en buen camino para hacer nuevos planetas.”

El Atacama Large Millimeter / submilimétrico es una asociación de la Europea Southern Observatory, la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en nombre de sus estados miembros, por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá, el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica en Taiwán y el Instituto de Corea de Astronomía y Ciencias del Espacio.

Esta investigación se presenta en un artículo titulado  “Mass inventory of the giant-planet formation zone in a solar nebula analog,” que a ser publicado por la revista Nature Astronomy Journal.

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