Esta imagen muestra parte del conjunto de datos de ALMA en una longitud de onda y revela un claro “estrechamiento” en el material, que indica claramente la presencia de uno de los planetas. El lugar donde se predice la ubicación del planeta está marcado con un punto azul. Crédito: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Pinte et al.
Dos equipos independientes de astrónomos han utilizado el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para obtener pruebas convincentes de que hay tres jóvenes planetas orbitando alrededor de HD 163296, una joven estrella situada a unos 330 años luz de la Tierra, en la constelación de Sagitario (el arquero).
Usando una nueva técnica de búsqueda de planetas, los astrónomos identificaron tres perturbaciones en el disco de gas que hay alrededor de la joven estrella: se trata de la evidencia más fuerte hallada hasta el momento de que está siendo orbitada por tres planetas recién formados. Son considerados los primeros planetas descubiertos con ALMA.
El conjunto ALMA ha transformado nuestra comprensión de los discos protoplanetarios, las fábricas de planetas cargadas de polvo y gas que rodean a estrellas jóvenes. Los anillos y los huecos de estos discos proporcionan interesantes indicios de la presencia de protoplanetas. Sin embargo, otros fenómenos también podrían explicar estas características.
Aunque se han descubierto miles de exoplanetas en las últimas dos décadas, la detección de nuevos protoplanetas se mantiene a la vanguardia de la ciencia y no ha habido detecciones claras hasta ahora. Las técnicas utilizadas actualmente para encontrar exoplanetas en sistemas planetarios completamente formados (como medir el bamboleo de una estrella o la atenuación de la luz de las estrellas debido a un planeta en tránsito) no se prestan a la detección de protoplanetas.
Nueva técnica
La nueva investigación ha usado una nueva técnica de búsqueda de planetas que identifica patrones inusuales en el flujo de gas dentro de un disco de formación de planetas alrededor de una estrella joven.
Con este sistema, dos equipos de astrónomos han confirmado, de manera independiente, la existencia de diferentes características distintivas que señalan la presencia de planetas recién formados orbitando a una estrella muy joven, denominada por los astrónomos HD 163296.
“Medir el flujo de gas dentro de un disco protoplanetario nos proporciona mucha más seguridad sobre la presencia de planetas alrededor de una estrella joven”, afirma Christophe Pinte, de la Universidad de Monash (Australia) y autor principal de uno de los dos artículos, en un comunicado. “Esta técnica ofrece una prometedora nueva vía para comprender cómo se forman los sistemas planetarios”.
Para hacer sus respectivos descubrimientos, cada equipo analizó observaciones de ALMA de HD 163296. Esta estrella tiene casi dos veces la masa del Sol, pero solo 4 millones de años de edad (una milésima parte de la edad del Sol).
“Analizamos el movimiento localizado a pequeña escala del gas en los discos protoplanetarios de la estrella. Este nuevo enfoque podría descubrir algunos de los planetas más pequeños de nuestra galaxia, todo gracias a las imágenes de alta resolución de ALMA”, explica Richard Teague, astrónomo de la Universidad de Michigan y autor principal del segundo artículo.
Usando una nueva técnica de búsqueda de planetas, los astrónomos identificaron tres perturbaciones en el disco de gas que hay alrededor de la joven estrella: se trata de la evidencia más fuerte hallada hasta el momento de que está siendo orbitada por tres planetas recién formados. Son considerados los primeros planetas descubiertos con ALMA.
El conjunto ALMA ha transformado nuestra comprensión de los discos protoplanetarios, las fábricas de planetas cargadas de polvo y gas que rodean a estrellas jóvenes. Los anillos y los huecos de estos discos proporcionan interesantes indicios de la presencia de protoplanetas. Sin embargo, otros fenómenos también podrían explicar estas características.
Aunque se han descubierto miles de exoplanetas en las últimas dos décadas, la detección de nuevos protoplanetas se mantiene a la vanguardia de la ciencia y no ha habido detecciones claras hasta ahora. Las técnicas utilizadas actualmente para encontrar exoplanetas en sistemas planetarios completamente formados (como medir el bamboleo de una estrella o la atenuación de la luz de las estrellas debido a un planeta en tránsito) no se prestan a la detección de protoplanetas.
Nueva técnica
La nueva investigación ha usado una nueva técnica de búsqueda de planetas que identifica patrones inusuales en el flujo de gas dentro de un disco de formación de planetas alrededor de una estrella joven.
Con este sistema, dos equipos de astrónomos han confirmado, de manera independiente, la existencia de diferentes características distintivas que señalan la presencia de planetas recién formados orbitando a una estrella muy joven, denominada por los astrónomos HD 163296.
“Medir el flujo de gas dentro de un disco protoplanetario nos proporciona mucha más seguridad sobre la presencia de planetas alrededor de una estrella joven”, afirma Christophe Pinte, de la Universidad de Monash (Australia) y autor principal de uno de los dos artículos, en un comunicado. “Esta técnica ofrece una prometedora nueva vía para comprender cómo se forman los sistemas planetarios”.
Para hacer sus respectivos descubrimientos, cada equipo analizó observaciones de ALMA de HD 163296. Esta estrella tiene casi dos veces la masa del Sol, pero solo 4 millones de años de edad (una milésima parte de la edad del Sol).
“Analizamos el movimiento localizado a pequeña escala del gas en los discos protoplanetarios de la estrella. Este nuevo enfoque podría descubrir algunos de los planetas más pequeños de nuestra galaxia, todo gracias a las imágenes de alta resolución de ALMA”, explica Richard Teague, astrónomo de la Universidad de Michigan y autor principal del segundo artículo.
A 39.000 kilómetros de su estrella
En lugar de centrarse en el polvo del interior del disco, del cual se obtuvieron ya imágenes muy definidas gracias a observaciones anteriores de ALMA, los astrónomos estudiaron el gas de monóxido de carbono (CO) repartido por el disco.
Las moléculas de CO emiten una luz muy peculiar en la longitud de onda milimétrica, un rango que ALMA puede observar con gran detalle. Sutiles cambios en la longitud de onda de esta luz debido al efecto Doppler revelaron los movimientos del gas en el disco.
El equipo dirigido por Teague identificó dos planetas situados aproximadamente a 12.000 millones y 21.000 millones de kilómetros de la estrella. El otro equipo, liderado por Pinte, identificó un planeta a aproximadamente 39.000 millones de kilómetros de la estrella. Esto equivale a 80, 140 y 260 veces la distancia entre la Tierra y el Sol.
Los dos equipos utilizaron variantes de la misma técnica, que busca anomalías en el flujo del gas (según revelan los cambios en las longitudes de onda de la emisión de CO), lo cual indica que el gas está interactuando con un objeto masivo.
La técnica utilizada por Teague, que derivó variaciones promedio en el flujo de gas muy pequeñas (un pequeño porcentaje), reveló el impacto de varios planetas en los movimientos de gas cerca de la estrella. La técnica utilizada por Pinte, que mide el flujo del gas de forma más directa, se adapta mejor al estudio de la parte externa del disco. Permitió a los autores localizar con mayor precisión el tercer planeta, pero se limita a grandes desviaciones del flujo, mayores que un 10%.
En ambos casos, los investigadores identificaron las áreas donde el flujo del gas no coincide con su entorno, algo parecido a los remolinos que se forman alrededor de una roca en un río. Analizando cuidadosamente ese movimiento, podían ver claramente la influencia de cuerpos planetarios con masas similares a la de Júpiter.
Esta nueva técnica permite a los astrónomos hacer una estimación más precisa de las masas protoplanetarias y es menos probable obtener falsos positivos. “Estamos poniendo a ALMA en la vanguardia del campo de la detección de planetas”, afirma el coautor Ted Bergin, de la Universidad de Michigan.
Ambos equipos seguirán refinando este método y lo aplicarán en otros discos, donde esperan entender mejor cómo se forman las atmósferas y qué elementos y moléculas participan en el proceso de nacimiento de un planeta.
En lugar de centrarse en el polvo del interior del disco, del cual se obtuvieron ya imágenes muy definidas gracias a observaciones anteriores de ALMA, los astrónomos estudiaron el gas de monóxido de carbono (CO) repartido por el disco.
Las moléculas de CO emiten una luz muy peculiar en la longitud de onda milimétrica, un rango que ALMA puede observar con gran detalle. Sutiles cambios en la longitud de onda de esta luz debido al efecto Doppler revelaron los movimientos del gas en el disco.
El equipo dirigido por Teague identificó dos planetas situados aproximadamente a 12.000 millones y 21.000 millones de kilómetros de la estrella. El otro equipo, liderado por Pinte, identificó un planeta a aproximadamente 39.000 millones de kilómetros de la estrella. Esto equivale a 80, 140 y 260 veces la distancia entre la Tierra y el Sol.
Los dos equipos utilizaron variantes de la misma técnica, que busca anomalías en el flujo del gas (según revelan los cambios en las longitudes de onda de la emisión de CO), lo cual indica que el gas está interactuando con un objeto masivo.
La técnica utilizada por Teague, que derivó variaciones promedio en el flujo de gas muy pequeñas (un pequeño porcentaje), reveló el impacto de varios planetas en los movimientos de gas cerca de la estrella. La técnica utilizada por Pinte, que mide el flujo del gas de forma más directa, se adapta mejor al estudio de la parte externa del disco. Permitió a los autores localizar con mayor precisión el tercer planeta, pero se limita a grandes desviaciones del flujo, mayores que un 10%.
En ambos casos, los investigadores identificaron las áreas donde el flujo del gas no coincide con su entorno, algo parecido a los remolinos que se forman alrededor de una roca en un río. Analizando cuidadosamente ese movimiento, podían ver claramente la influencia de cuerpos planetarios con masas similares a la de Júpiter.
Esta nueva técnica permite a los astrónomos hacer una estimación más precisa de las masas protoplanetarias y es menos probable obtener falsos positivos. “Estamos poniendo a ALMA en la vanguardia del campo de la detección de planetas”, afirma el coautor Ted Bergin, de la Universidad de Michigan.
Ambos equipos seguirán refinando este método y lo aplicarán en otros discos, donde esperan entender mejor cómo se forman las atmósferas y qué elementos y moléculas participan en el proceso de nacimiento de un planeta.
Referencias
Kinematic evidence for an embedded protoplanet in a circumstellar disc. The Astrophysical Journal Letters, Volume 860, Number 1. DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/aac6dc
A Kinematical Detection of Two Embedded Jupiter-mass Planets in HD 163296. The Astrophysical Journal Letters, Volume 860, Number 1. DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/aac6d7
Kinematic evidence for an embedded protoplanet in a circumstellar disc. The Astrophysical Journal Letters, Volume 860, Number 1. DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/aac6dc
A Kinematical Detection of Two Embedded Jupiter-mass Planets in HD 163296. The Astrophysical Journal Letters, Volume 860, Number 1. DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/aac6d7