Es un planeta: nueva evidencia de un planeta bebé en desarrollo

Los astrónomos han desarrollado una nueva técnica para identificar pequeños planetas ocultos en discos protoplanetarios.

Crédito: M.Weiss/Centro de Astrofísica  Harvard y Smithsonian.

Los astrónomos están de acuerdo en que los planetas nacen en discos protoplanetarios, anillos de polvo y gas que rodean a estrellas jóvenes y recién nacidas. Si bien se han detectado cientos de estos discos en todo el universo, las observaciones del nacimiento y formación planetarios reales han resultado difíciles dentro de estos entornos.

Ahora, astrónomos del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian han desarrollado una nueva forma de detectar estos escurridizos planetas recién nacidos y, con ello, la evidencia concluyente de un pequeño planeta similar a Neptuno o Saturno al acecho en un disco. Los resultados se describen hoy en The Astrophysical Journal Letters.

«La detección directa de planetas jóvenes es muy desafiante y hasta ahora solo ha tenido éxito en uno o dos casos», dice Feng Long, becaria postdoctoral en el Centro de Astrofísica que dirigió el nuevo estudio. «Los planetas siempre son demasiado débiles para que los veamos porque están incrustados en gruesas capas de gas y polvo».

En cambio, los científicos deben buscar pistas para inferir que un planeta se está desarrollando debajo del polvo.

«En los últimos años, hemos visto aparecer muchas estructuras en los discos que creemos que son causadas por la presencia de un planeta, pero también podría ser causada por otra cosa», dice Long. «Necesitamos nuevas técnicas para mirar y apoyar que hay un planeta allí».

Examinando los datos de ALMA

Para su estudio, Long decidió volver a examinar un disco protoplanetario conocido como LkCa 15. Ubicado a 518 años luz de distancia, el disco se encuentra en el cielo en la constelación de Tauro. Los científicos reportaron previamente evidencia de formación de planetas en el disco usando observaciones con el Observatorio ALMA.

Long se sumergió en los nuevos datos de ALMA de alta resolución sobre LkCa 15, obtenidos principalmente en 2019, y descubrió dos rasgos tenues que no se habían detectado previamente.

Aproximadamente a 42 unidades astronómicas de la estrella, o 42 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, Long descubrió un anillo polvoriento con dos grupos separados y brillantes de material orbitando dentro de él. El material tomó la forma de un pequeño grupo y un arco más grande, y estaban separados por 120 grados.

Utilizando modelos para la investigación

Long examinó el escenario con modelos de computadora para descubrir qué estaba causando la acumulación de material y descubrió que su tamaño y ubicación coincidían con el modelo de la presencia de un planeta.

«Este arco y grupo están separados por unos 120 grados», dice ella. «Ese grado de separación no solo sucede, es importante matemáticamente».

Long señala a posiciones en el espacio conocidas como puntos de Lagrange, donde dos cuerpos en movimiento, como una estrella y un planeta en órbita, producen regiones mejoradas de atracción a su alrededor donde se puede acumular materia.

«Estamos viendo que este material no solo está flotando libremente, es estable y tiene una preferencia donde quiere ubicarse en función de la física y los objetos involucrados«, explica Long.

En este caso, el arco y la masa de material detectados por Long se ubican en los puntos de Lagrange L4 y L5. Oculto a 60 grados entre ellos hay un pequeño planeta que provoca la acumulación de polvo en los puntos L4 y L5.

Los resultados muestran que el planeta tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno o Saturno, y tiene entre uno y tres millones de años. (Eso es relativamente joven cuando se trata de planetas).

Mirando hacia el fututo

Es posible que no se puedan obtener imágenes directas del pequeño planeta recién nacido en el corto plazo debido a limitaciones tecnológicas, pero Long cree que más observaciones de LkCa 15 con ALMA pueden proporcionar evidencia adicional que respalde su descubrimiento planetario.

También espera que su nuevo enfoque para detectar planetas, con material que se acumula preferentemente en los puntos de Lagrange, sea utilizado en el futuro por los astrónomos.

«Espero que este método pueda adoptarse ampliamente en el futuro», dice. «La única advertencia es que esto requiere datos muy profundos ya que la señal es débil».

Long completó recientemente su beca posdoctoral en el Centro de Astrofísica y se unirá a la Universidad de Arizona como becaria Hubble de la NASA este Septiembre.

Los coautores del estudio son: Sean Andrews, Chunhua Qi, David Wilner y Karin Oberg de CfA; Shangjia Zhang y Zhaohuan Zhu de la Universidad de Nevada; Myriam Benisty de la Universidad de Grenoble; Stefano Facchini de la Universidad de Milán; Andrea Isella de la Universidad Rice; Jaehan Bae de la Universidad de Florida; Jane Huang de la Universidad de Michigan y Ryan Loomis del Observatorio Nacional de Radioastronomía. 

Este estudio involucró observaciones de ALMA de alta resolución tomadas con receptores de Banda 6 (1,3 mm) y Banda 7 (0,88 mm). 

Fuente: Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian.

Artículo original:It’s a Planet: New Evidence of Baby Planet in the Making‘. September 14, 2022.

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Videos Sobre los Puntos de Lagrange y los Troyanos:

Fraser Cain de Universe Today, explica los Puntos de Lagrange y sus aplicaciones en tres capítulos:

Videos publicados por la NASA:

Otras presentaciones:

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