Los astrofísicos detectan un exoplaneta con potencial para formar lunas

_{Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), en el que ESO es socio, muestra vistas amplia (izquierda) y de cerca (derecha) del disco formador de luna que rodea a PDS 70c, un joven Júpiter. como un planeta a casi 400 años luz de distancia. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Benisty et al.}

Nuevas observaciones de alta resolución muestran claramente una región de formación de luna alrededor del exoplaneta PDS 70c. Las observaciones han permitido a los astrónomos determinar el tamaño y la masa de la región en forma de anillo por primera vez.

Astrónomos en el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian han ayudado a detectar la clara presencia de una región de formación de luna alrededor de un exoplaneta, un planeta fuera de nuestro Sistema Solar. Las nuevas observaciones, publicadas recientemente en The Astrophysical Journal Letters, pueden arrojar luz sobre cómo se forman las lunas y los planetas en los sistemas estelares jóvenes.

La región detectada se conoce como disco circumplanetario, un área en forma de anillo que rodea un planeta donde se pueden formar lunas y otros satélites. El disco observado rodea al exoplaneta PDS 70c, uno de los dos planetas gigantes similares a Júpiter que orbitan una estrella a casi 400 años luz de distancia. Los astrónomos habían encontrado indicios de un disco «formador de luna» alrededor de este exoplaneta antes, pero como no podían distinguir claramente el disco de su entorno circundante, no pudieron confirmar su detección, hasta ahora.

_{Usando ALMA, un equipo de astrónomos ha detectado sin ambigüedades un disco de formación de luna alrededor de un planeta distante por primera vez. El planeta es un gigante gaseoso parecido a Júpiter, alojado en un sistema que aún está en proceso de formación. El resultado promete arrojar nueva luz sobre cómo se forman las lunas y los planetas en los sistemas estelares jóvenes. Este video resume el descubrimiento. Crédito: ESO “}

Nuestro trabajo presenta una clara detección de un disco en el que se podrían estar formando satélites ”, dice Myriam Benisty, investigadora de la Universidad de Grenoble y la Universidad de Chile que dirigió la investigación utilizando el Atacama Large Millimeter / submillimetre Array (ALMA). “Nuestras observaciones de ALMA se obtuvieron con una resolución tan exquisita que pudimos identificar claramente que el disco está asociado con el planeta y podemos limitar su tamaño por primera vez”.

Con la ayuda de ALMA, Benisty y el equipo encontraron que el diámetro del disco es comparable a la distancia entre el Sol y la Tierra y tiene suficiente masa para formar hasta tres satélites del tamaño de la Luna.

“Usamos la emisión milimétrica de los granos de polvo fríos para estimar cuánta masa hay en el disco y, por lo tanto, el depósito potencial para formar un sistema de satélites alrededor del PDS 70c”, dice Sean Andrews, coautor del estudio y astrónomo en el Centro de Astrofísica (CfA).

Los resultados son clave para descubrir cómo surgen las lunas.

_{Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), muestra el sistema PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de distancia y aún en proceso de formación. El sistema presenta una estrella en su centro y al menos dos planetas orbitando alrededor, PDS 70b (no visible en la imagen) y PDS 70c, rodeado por un disco circumplanetario (el punto a la derecha de la estrella). Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Benisty et al.}

Los planetas se forman en discos polvorientos alrededor de estrellas jóvenes, formando cavidades mientras devoran material de este disco circunestelar para crecer. En este proceso, un planeta puede adquirir su propio disco circumplanetario, lo que contribuye al crecimiento del planeta al regular la cantidad de material que cae sobre él. Al mismo tiempo, el gas y el polvo en el disco circumplanetario pueden unirse en cuerpos progresivamente más grandes a través de múltiples colisiones, lo que finalmente conduce al nacimiento de lunas.

Pero los astrónomos aún no comprenden completamente los detalles de estos procesos. “En resumen, todavía no está claro cuándo, dónde y cómo se forman los planetas y las lunas”, explica el investigador de ESO Stefano Facchini, también involucrado en la investigación.

“Se han encontrado más de 4.000 exoplanetas hasta ahora, pero todos ellos fueron detectados en sistemas maduros. PDS 70b y PDS 70c, que forman un sistema que recuerda al par Júpiter-Saturno, son los únicos dos exoplanetas detectados hasta ahora que todavía están en proceso de formación ”, explica Miriam Keppler, investigadora del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania y uno de los coautores del estudio.

_{La animación de este artista se aleja de una vista de cerca en PDS 70c, un joven gigante gaseoso parecido a Júpiter a casi 400 años luz de distancia. Mientras nos alejamos de PDS 70c, primero nos encontramos con el disco de formación de la luna que rodea al planeta, con un punto blanco que indica la ubicación donde podría formarse una luna. A medida que avanzamos, la estrella enana naranja en el centro del sistema aparece a la vista, al igual que PDS 70b, otro planeta que se encuentra en este sistema. También vemos un gran anillo, un remanente del disco circunestelar del que se han formado los dos planetas. Al final del video, vemos la imagen astronómica real del sistema, tomada con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Crédito: ESO / L. Calçada, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Benisty et al.}

“Por tanto, este sistema nos ofrece una oportunidad única para observar y estudiar los procesos de formación de planetas y satélites”, añade Facchini.

PDS 70b y PDS 70c, los dos planetas que componen el sistema, se descubrieron por primera vez utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO en 2018 y 2019 respectivamente, y su naturaleza única significa que se han observado con otros telescopios e instrumentos muchas veces desde entonces.

Estas últimas observaciones de ALMA de alta resolución ahora han permitido a los astrónomos obtener más información sobre el sistema. Además de confirmar la detección del disco circumplanetario alrededor del PDS 70c y estudiar su tamaño y masa, encontraron que el PDS 70b no muestra una evidencia clara de tal disco, lo que indica que el PDS 70c lo privó de polvo de su entorno de nacimiento. .

Se logrará una comprensión aún más profunda del sistema planetario con el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, actualmente en construcción en Cerro Armazones en el desierto chileno de Atacama.

«El ELT será clave para esta investigación ya que, con su resolución mucho más alta, podremos mapear el sistema con gran detalle», dice el coautor Richard Teague, coautor y miembro de Submillimeter Array (SMA) en el CfA.

En particular, al utilizar el espectrógrafo y generador de imágenes ELT de infrarrojo medio (METIS) del ELT, el equipo podrá observar los movimientos de gas que rodean al PDS 70c para obtener una imagen 3D completa del sistema.

Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Primera detección clara de un disco formador de luna alrededor de un planeta fuera de nuestro sistema solar.

Referencia: “Un disco circumplanetario alrededor de PDS 70c” de Myriam Benisty, Jaehan Bae, Stefano Facchini, Miriam Keppler, Richard Teague, Andrea Isella, Nicolas T. Kurtovic, Laura M. Pérez, Anibal Sierra, Sean M. Andrews, John Carpenter, Ian Czekala, Carsten Dominik, Thomas Henning, Francois Menard, Paola Pinilla y Alice Zurlo, 22 de julio de 2021, The Astrophysical Journal Letters .

Sobre ALMA

Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Sur (ESO), la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales ( NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST) y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) en Taiwán. y el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencias Espaciales (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA están dirigidas por ESO en nombre de sus Estados miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI), en nombre de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO) proporciona el liderazgo y la gestión unificados de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

Acerca del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian

El Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian es una colaboración entre Harvard y el Smithsonian diseñada para plantear, y en última instancia responder, las mayores preguntas sin resolver de la humanidad sobre la naturaleza del universo. El Centro de Astrofísica tiene su sede en Cambridge, MA, con instalaciones de investigación en los EE. UU. Y en todo el mundo.