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Los investigadores analizaron los datos acumulados del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y representaron el movimiento de un joven sistema estelar gemelo XZ Tauri durante tres años. Esta primera "animación de ALMA" de estrellas gemelas arroja nueva luz sobre los orígenes de las estrellas binarias y los planetas que se forman a su alrededor.
"Este logro fue posible gracias a la alta resolución y a los ricos datos de archivo de ALMA", dice Takanori Ichikawa, primer autor del trabajo de investigación y antiguo estudiante de posgrado de la Universidad de Kagoshima (Japón). "Esta investigación utilizó tres años de datos de observación. Los resultados muestran la viabilidad de un nuevo método de investigación que utiliza animaciones radioastronómicas en lugar de imágenes convencionales. Espero que este método ayude a aclarar diversos fenómenos astronómicos en el futuro".
El sol es una sola estrella, pero el universo está lleno de estrellas binarias, que son dos estrellas que orbitan entre sí. Durante su juventud, cada estrella joven de un sistema binario está rodeada por un disco protoplanetario compuesto de gas molecular y polvo. Se sabe que este disco es el lugar donde se forman los planetas. De hecho, se han detectado muchos planetas asociados a estrellas binarias, pero todavía es un misterio cómo se forman los discos en los sistemas estelares binarios y cómo se forman los planetas en esos sistemas.
"Para estudiar la formación de planetas en sistemas estelares binarios, es importante determinar con precisión el movimiento orbital de las dos estrellas y la inclinación de los discos protoplanetarios individuales", explica Shigehisa Takakuwa, profesor de la Universidad de Kagoshima.
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| Movimiento orbital del joven sistema binario XZ Tau. La ubicación de XZ Tau A (abajo a la izquierda) está fijada en la imagen y se muestra el movimiento relativo de XZ Tau B. Las distribuciones de las ondas de radio de los discos protoplanetarios se muestran en escala de grises (2015), contornos rojos (2016) y azules (2017). La ubicación de cada estrella se muestra con un signo más. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Ichikawa et al. |
Los investigadores han sugerido dos mecanismos de formación de los sistemas binarios: uno es la ruptura de un gran disco gaseoso único, y el otro es la fragmentación de la nube molecular más grande debido a una violenta turbulencia. En el primer caso, los astrónomos suponen que la órbita de las estrellas binarias y los discos individuales deberían estar en el mismo plano. En cambio, en el segundo caso, se espera que el plano orbital de las estrellas binarias y el de los discos sean diferentes. Esta es una cuestión importante que afectará a las órbitas finales de los planetas en los sistemas binarios.
El equipo de investigación hurgó en el archivo de datos de ALMA y obtuvo los datos del joven sistema XZ Tau tomados en 2015, 2016 y 2017. Analizaron cuidadosamente los datos y por primera vez hicieron una animación del movimiento orbital de las estrellas binarias, que muestra que XZ Tau B se movió 3,4 unidades astronómicas (3,4 veces el radio de la órbita de la Tierra) alrededor de XZ Tau A durante estos tres años.
El equipo ha calculado la estructura tridimensional de la órbita. Además, analizando el efecto doppler y la distribución de las ondas de radio del disco alrededor de cada estrella del sistema XZ Tau, descubrieron que esos discos están significativamente desalineados entre sí, y además no están en el mismo plano que la órbita binaria.
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| Movimiento orbital animado del joven sistema binario XZ Tau. La ubicación de XZ Tau A (abajo a la izquierda) está fijada en la imagen y se muestra el movimiento relativo de XZ Tau B. Las distribuciones de las ondas de radio de los discos protoplanetarios se muestran en escala de grises y contornos. La ubicación de cada estrella se muestra con un signo más. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Ichikawa et al. |
En observaciones anteriores con ALMA se habían encontrado ejemplos de estrellas binarias jóvenes con discos protoplanetarios inclinados entre sí. Sin embargo, esta es la primera vez que se aclara el movimiento orbital de un sistema binario, mostrando que la inclinación es diferente a la de los discos circunestelares. Estos resultados apoyan la idea de que el sistema XZ Tau se formó mediante la fragmentación de nubes moleculares.
"Este es un bello ejemplo de utilización del rico archivo de ALMA", dice Takakuwa. "El archivo allana el camino para que los jóvenes investigadores comiencen a realizar investigaciones de vanguardia de inmediato". Esto es cierto para este estudio. "Me siento muy honrado de contribuir a una investigación tan interesante como estudiante universitario", dice Miyu Kido, de la Universidad de Kagoshima, segundo autor del trabajo de investigación. "Espero utilizar esta experiencia en mis propias investigaciones futuras".
Fuentes, créditos y referencias:
Takanori Ichikawa et al, Misaligned Circumstellar Disks and Orbital Motion of the Young Binary XZ Tau, The Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-4357/ac0dc3
Imagen: Impresión artística del joven sistema binario XZ Tau. Las dos estrellas jóvenes del sistema tienen cada una un disco protoplanetario a su alrededor que está inclinado con respecto a la otra. Las dos estrellas jóvenes orbitan en un plano diferente al de ambos discos. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)