Hubble descubre un protoplaneta que podría anular los modelos de formación de planetas

Esta es una ilustración de un gran exoplaneta recién formado llamado AB Aurigae b. Los investigadores utilizaron datos nuevos y de archivo del Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Subaru para confirmar que este protoplaneta se forma a través de un proceso intenso y violento llamado inestabilidad del disco. La inestabilidad del disco es un enfoque de arriba hacia abajo y es muy diferente del modelo de acumulación primaria dominante. En este escenario, un disco masivo alrededor de una estrella se enfría y la gravedad hace que el disco se rompa rápidamente en una o más partes de la masa del planeta. Se estima que AB Aurigae b tiene una masa aproximadamente nueve veces mayor que la de Júpiter y orbita su estrella anfitriona al doble de la distancia de Plutón a nuestro sol. Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

El telescopio espacial Hubble de la NASA ha captado evidencia directa de la formación de un protoplaneta similar a Júpiter a través de lo que los investigadores describen como un «proceso intenso y violento». Este descubrimiento respalda una teoría discutida durante mucho tiempo sobre cómo se formaron los planetas como Júpiter, llamada «inestabilidad del disco».

El nuevo mundo en construcción está incrustado en un disco protoplanetario de polvo y gas con una estructura espiral distintiva que orbita a su alrededor, rodeando una estrella joven que se estima tiene alrededor de dos millones de años. Esto fue aproximadamente la edad de nuestro sistema solar cuando la formación de planetas estaba en marcha. (El sistema solar tiene actualmente 4.600 millones de años).

«La naturaleza es inteligente, puede producir planetas de muchas maneras diferentes», dijo Thayne Currie del Telescopio Subaru y Eureka Scientific, autor principal del estudio.

Todos los planetas están hechos de material que se originó en un disco estelar. La teoría dominante de la formación de planetas jovianos se llama «acreción del núcleo», un enfoque de abajo hacia arriba en el que los planetas incrustados en el disco crecen a partir de cuerpos diminutos, que varían en tamaño desde granos de polvo hasta rocas, y chocan y se unen mientras orbitan un estrella. Este núcleo gaseoso luego se acumula lentamente desde el disco. Por el contrario, el enfoque de inestabilidad del disco es un modelo de arriba hacia abajo en el que a medida que se enfría un disco masivo alrededor de una estrella, la gravedad hace que el disco se desintegre rápidamente en uno o más fragmentos de la masa del planeta.

El planeta recién formado, llamado AB Aurigae b, es probablemente unas nueve veces más grande que Júpiter y orbita su estrella anfitriona a la friolera de 8.600 millones de millas de distancia, más del doble de la distancia entre Plutón y nuestro sol. A esta distancia, se necesitaría mucho tiempo para que un planeta del tamaño de Júpiter se formara por acreción primaria. Esto lleva a los investigadores a concluir que la inestabilidad del disco permitió que este planeta se formara a una distancia tan grande. Contrasta marcadamente con las predicciones de formación de planetas del modelo de acreción del núcleo ampliamente aceptado.

Los protoplanetas prenatales anulan los modelos de formación de planetas

Sin etiqueta de texto/copia. Crédito: T. Currie / Telescopio Subaru

El nuevo análisis combina datos de dos instrumentos del Hubble: el espectrómetro de imágenes del telescopio espacial y la cámara de infrarrojo cercano y el espectrógrafo de objetos múltiples. Estos datos se compararon con los obtenidos del último instrumento de imágenes planetarias llamado SCExAO en el telescopio Subaru de 8,2 metros de Japón ubicado en la cima de Mauna Kea, Hawái. La gran cantidad de datos de los telescopios espaciales y terrestres ha demostrado ser crucial, porque es muy difícil distinguir los planetas menores de las propiedades complejas del disco que no tienen nada que ver con los planetas.

“La explicación de este sistema es muy difícil”, dijo Corey. «Esa es una de las razones por las que necesitamos el Hubble para este proyecto: una imagen limpia para separar mejor la luz del disco y de cualquier planeta».

La naturaleza misma también echó una mano: el disco masivo de polvo y gas que orbitaba la estrella AB Aurigae se inclinó casi de frente a nuestra vista desde la Tierra.

Los protoplanetas prenatales anulan los modelos de formación de planetas

Una imagen de la estrella AB Aurigae tomada por el Telescopio Subaru que muestra los brazos espirales en el disco y el protoplaneta AB Aur b recién descubierto. La brillante estrella central está oculta y su ubicación está marcada con un asterisco (☆). Se muestra el tamaño de la órbita de Neptuno en el Sistema Solar para proporcionar la escala. Crédito: T. Currie / Telescopio Subaru

Curie enfatizó que la longevidad del Hubble desempeñó un papel especial para ayudar a los investigadores a medir la órbita del protoplaneta. Originalmente era muy escéptico de que AB Aurigae b fuera un planeta. Los datos de archivo del Hubble, combinados con imágenes de Subaru, resultaron ser un punto de inflexión en su cambio de opinión.

«No hemos podido detectar este movimiento en un año o dos», dijo Corey. «Hubble proporcionó una línea de base de tiempo, junto con los datos de Subaru, durante 13 años, que fue suficiente para poder detectar el movimiento orbital».

«Este resultado mejora las observaciones terrestres y espaciales, y retrocederemos en el tiempo con las observaciones de archivo del Hubble», agregó Olivier Guyon de la Universidad de Arizona, Tucson, y el Telescopio Subaru, Hawai. «AB Aurigae b ahora se observó en múltiples longitudes de onda, y surgió una imagen consistente, una imagen muy sólida».

Los resultados del equipo se publicaron en la edición del 4 de abril de astronomía natural.

«Este nuevo descubrimiento es una fuerte evidencia de que algunos planetas gigantes gaseosos pueden formarse a través del mecanismo de inestabilidad del disco», dijo Alan Buss de la Carnegie Institution for Science en Washington, DC. «En última instancia, la gravedad es todo lo que importa, ya que los restos del proceso de formación de estrellas terminarán juntándose por gravedad para formar planetas, de una forma u otra».

Comprender los primeros días de la formación de planetas similares a Júpiter proporciona a los astrónomos un mayor contexto en la historia de nuestro sistema solar. Este descubrimiento allana el camino para futuros estudios de la composición química de discos protoplanetarios como AB Aurigae, incluido el Telescopio Espacial James Webb de la NASA.


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más información:
Thayne Currie, imágenes de la formación de planetas jovianos incrustados en un amplio intervalo alrededor de AB Aurigae, astronomía natural (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01634-x. www.nature.com/articles/s41550-022-01634-x

La frase: Hubble descubrió un protoplaneta que podría anular los modelos de formación de planetas (4 de abril de 2022) Obtenido el 4 de abril de 2022 de https://phys.org/news/2022-04-prenatal-protoplanet-upends-planet-formation.html

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