Discos protoplanetarios

Nacimientos de discos

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El nacimiento de discos alrededor de protoestrellas

por Amelia Ortiz · 6 Marzo, 2017
6/3/2017 de AAS NOVA / The Astrophysical Journal

Una protoestrella yace envuelta en un disco de gas y polvo en esta visualización. Nuevas observaciones con ALMA pueden ayudarnos a comprender cómo se forman los discos como éste. Crédito: NASA’s Goddard SFC.

Los discos polvorientos alrededor de estrellas jóvenes aparecen regularmente en las noticias porque son el lugar de nacimiento de exoplanetas. Observaciones nuevas con ALMA nos ayudan a comprender cómo se forman estos discos y su evolución alrededor de las protoestrellas recién nacidas.

Las estrellas nacen del colapso gravitatorio de una nube densa de gas molecular. Mucho antes de que empiecen a fusionar hidrógeno en sus centros, mientras todavía son simplemente sobredensidades calientes en proceso de contracción, las llamamos protoestrellas. Estos núcleos de poca masa se esconden en los centros de las nubes de gas molecular del que nacen.

Durante esta fase de contracción, antes de que la protoestrella se convierta en estrella de presecuencia  principal, gran parte del material que colapsa quedará en un disco kepleriano que se mantiene por la fuerza centrífuga adquirida al girar alrededor de la joven protoestrella. Más tarde estos discos circunestelares se convertirán en el lugar de nacimiento de planetas jóvenes, algo que hemos observado en años recientes.

Hsi-Wei Yen (Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica, Taiwan) y sus colaboradores han presentado resultados de las observaciones con ALMA de tres protoestrellas muy tempranas:  Lupus 3 MMS, IRAS 15398–3559, e IRAS 15398–2429. La resolución espectacular de ALMA ha permitido inferir la presencia de un disco kepleriano alrededor de Lupus 3MMS, y señales de discos alrededor de las otras dos fuentes. Los autores concluyen que en la fase más temprana de la protoestrella, conocida como fase de Clase 0, el disco de la protoestrella crece rápidamente en radio. A medida que la protoestrella envejece y alcanza la fase de la Clase I, el crecimiento del disco se estanca, cambiando sólo muy lentamente después de esto.

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Trampas de polvo

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Trampas “espontáneas” de polvo: los astrónomos descubren un eslabón perdido en la formación de planetas

por Amelia Ortiz · 1 Marzo, 2017
1/3/2017 de Royal Astronomical Society /  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Imagen de un disco protoplanetario realizada utilizando los resultados del modelo nuevo, después de la formación de una trampa de polvo espontánea, visible como un brillante anillo de polvo. El gas ha sido dibujado en azul y el polvo en rojo. Crédito: Jean-Francois Gonzalez.

Se piensa que los planetas se forman en los discos de gas y polvo hallados alrededor de estrellas jóvenes. Pero los astrónomos no han conseguido ensamblar una teoría completa de su origen que explique cómo el polvo inicial se transforma en sistemas planetarios. Ahora un equipo francés-británico-australiano piensa que ha dado con la respuesta, con sus simulaciones que muestran la formación de “trampas de polvo” donde se reúnen y juntan  los fragmentos del tamaño de guijarros, creciendo paulatinamente para convertirse en las piezas básicas de los planetas.

Nuestro Sistema Solar, y los demás sistemas planetarios, empezaron su vida siendo discos de gas y granos de polvo alrededor de una estrella joven. Los procesos que convierten estos granos diminutos, cada uno de pocas millonésimas de metro de tamaño, en agregados de centímetros de tamaño, así como los mecanismos para crear ‘planetesimales’ del tamaño de kilómetros, son bien conocidos. El estadio intermedio, de tomar guijarros y juntarlos en objetos del tamaño de asteroides, está menos claro, pero con el hallazgo de más de 3500 planetas alrededor de otras estrellas, el proceso completo debe de ser muy general.

Hay dos barreras principales que necesitan ser superadas para que los guijarros se conviertan en planetesimales. Primero, el arrastre del gas sobre los granos de polvo en un disco hace que se desvíen rápidamente hacia la estrella central, donde son destruidos, no quedando material para formar los planetas. El segundo problema es que los granos que van creciendo pueden romperse en choques a alta velocidad, rompiéndolos en un gran número de fragmentos más pequeños, invirtiendo el proceso de agregación.

Los únicos lugares de los discos de formación de planetas donde estos problemas pueden ser superados son las llamadas “trampas de polvo”. En estas regiones a alta presión, el movimiento de arrastre se frena, lo que permite la acumulación de los granos de polvo. Con su velocidad reducida, los granos pueden también evitar la fragmentación cuando chocan. Hasta ahora los astrónomos pensaban que las trampas de polvo sólo podían existir en ambientes muy específicos, pero las simulaciones por computadora de estos investigadores indican que son muy comunes. Su modelo presta atención especial al modo en que el disco arrastra la componente de gas. En la mayoría de las simulaciones astronómicas, el gas hace que el polvo se mueva, pero a veces, en los ambientes más polvorientos, el polvo domina sobre el gas. Esto es lo que los investigadores afirman que ocurre en el caso de los discos protoplanetarios.

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Silueta de disco protoplanetario joven

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Un platillo volante glacial
4/2/2016 de ESO / Astronomy & Astrophysics Letters

La joven estrella 2MASS J16281370-2431391 se encuentra en la espectacular región de formación estelar Rho Ophiuchi, que se encuentra a unos 400 años luz de la Tierra. Está rodeada por un disco de gas y polvo — estos discos se denominan discos protoplanetarios, ya que se trata de las primeras etapas en la creación de sistemas planetarios. Este disco en particular se ve casi de canto y su aspecto en las imágenes de luz visible ha hecho que sea apodado como el Platillo Volante.

La joven estrella 2MASS J16281370-2431391 se encuentra en la espectacular región de formación estelar Rho Ophiuchi, que se encuentra a unos 400 años luz de la Tierra. Está rodeada por un disco de gas y polvo — estos discos se denominan discos protoplanetarios, ya que se trata de las primeras etapas en la creación de sistemas planetarios. La imagen principal muestra parte de la región de Rho Ophiuchi e, insertada, vemos una imagen ampliada del Platillo Volante obtenida en el infrarrojo desde el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. Crédito: Digitized Sky Survey 2/NASA/ESA.

Un equipo de astrónomos ha utilizado los telescopios ALMA e IRAM para realizar la primera medición directa de la temperatura de los grandes granos de polvo que se encuentran en las partes exteriores de un disco de formación de planetas alrededor de una estrella joven. Aplicando una novedosa técnica a las observaciones de un objeto conocido como “Platillo Volante”, se ha descubierto que los granos tienen temperaturas mucho más bajas de lo esperado: -266 grados centígrados. Este sorprendente resultado sugiere que será necesario revisar los modelos de estos discos.

El equipo internacional, liderado por Stéphane Guilloteau,  del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos (Francia), midió la temperatura de los grandes granos de polvo que hay alrededor de la joven estrella 2MASS J16281370-2431391, en la espectacular región de formación estelar de Rho Ophiuchi, que se encuentra a unos 400 años luz de la Tierra.

Esta estrella está rodeada por un disco de gas y polvo. Estos discos se denominan discos protoplanetarios, ya que se trata de las primeras etapas en la creación de sistemas planetarios. Este disco en particular se ve casi de canto y su aspecto en las imágenes de luz visible ha hecho que sea apodado como el Platillo Volante.

Los astrónomos utilizaron ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar el resplandor proveniente de moléculas de monóxido de carbono en el disco de 2MASS J16281370-2431391. Fueron capaces de crear imágenes muy nítidas y encontraron algo raro: ¡en algunos casos vieron una señal negativa! Normalmente una señal negativa es físicamente imposible, pero en este caso hay una explicación que nos lleva a una conclusión sorprendente.

El autor principal, Stéphane Guilloteau, desvela la historia: “Este disco no se observa contra un cielo negro y vacío. En cambio, vemos su silueta frente al brillo de la nebulosa Rho Ophiuchi. Este resplandor difuso se extiende demasiado como para ser detectado por ALMA, pero el disco la absorbe. La señal negativa resultante significa que partes del disco están más frías que el fondo. ¡La Tierra está casi literalmente a la sombra del Platillo Volante!”

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Actualizado ( Jueves, 04 de Febrero de 2016 10:30 )   http://observatori.uv.es/index.php?option=com_content&view=article&id=7172%3Aun-platillo-volante-glacial&catid=52%3Anoticosmos&Itemid=74&lang=es

Una visión más de los discos protoplanetarios

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Los huecos en los discos no siempre son indicación de planetas
3/11/2015 de Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) /Astrophysical Journal Letters

This artist's concept illustrates a solar system that is a much younger version of our own. Dusty disks, like the one shown here circling the star, are the breeding grounds of planets. When visible or near-infrared observations show a gap in a disk like this, it is often interpreted as evidence for an unseen planet. However, new research shows that a gap could be a sort of cosmic illusion and not the sign of a hidden planet after all.

Esta ilustración de artista muestra un sistema solar que es una versión mucho más joven del nuestro. Los discos de polvo, como el mostrado aquí rodeando la estrella, son los lugares de formación de los planetas.  Una nueva investigación demuestra que los huecos que se ven pueden ser una especie de ilusión cósmica y no la señal de que haya un planeta escondido en ellos. Crédito: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC).

 

Cuando los astrónomos estudian discos protoplanetarios de gas y polvo que rodean las estrellas jóvenes a veces observan un hueco oscuro como la división de Cassini en los anillos de Saturno. Se ha sugerido que todos los huecos deben de ser producidos por un planeta que se formó en el disco y acumuló material de su alrededor. Sin embargo, las nuevas investigaciones muestran que un hueco podría ser también una especie de ilusión cósmica y no la señal de un planeta escondido.

“Si no vemos la luz dispersada del disco, ello no significa necesariamente que no haya nada allí”, afirma el autor principal del estudio, Til Birnstiel, del Instituto Max Planck de Astronomía.

Los investigadores estudiaron discos que brillan en longitudes de onda del visible o del infrarrojo cercano por la luz que dispersan o reflejan. Esta luz reflejada es la de las estrellas que rebota en partículas diminutas del tamaño de las del humo de un cigarrillo. Esas partículas bañan el disco protoplanetario, pero sufren cambios con el paso del tiempo.

Las partículas pequeñas pueden juntarse y formar objetos cada vez mayores, convirtiéndose finalmente en planetas. Sin embargo, cuando las partículas colisionan a veces se rompen en lugar de quedar pegadas. Las partículas pueden también acercarse o alejarse de la estrella en un proceso llamado migración. El equipo creó modelos de estos procesos usando el cluster de supercomputadoras Hydra del Smithsonian.

“El crecimiento, la migración y la destrucción pueden tener efectos tangibles, observables”, explica el coautor Sean Andrews del CfA. “Concretamente, estos procesos pueden crear un hueco aparente en el disco cuando las pequeñas partículas que dispersan la luz son eliminadas, aún cuando todavía queden partículas mayores”.

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Actualizado ( Martes, 03 de Noviembre de 2015 10:18 )   http://observatori.uv.es/index.php?option=com_content&view=article&id=6892%3Alos-huecos-en-los-discos-no-siempre-son-indicacion-de-planetas&catid=52%3Anoticosmos&Itemid=74&lang=es