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La formación de planetas es una posible explicación de los anillos y huecos observados en los discos de gas y polvo alrededor de las estrellas jóvenes. Pero esta teoría tiene problemas para explicar por qué es raro encontrar planetas asociados a anillos. Nuevas simulaciones en supercomputadora muestran que, tras crear un anillo, un planeta puede alejarse y dejar atrás el anillo. Esto no solo refuerza la teoría de los planetas para la formación de anillos, sino que las simulaciones muestran que un planeta que migra puede producir una variedad de patrones que coinciden con los observados realmente en los discos.
Las estrellas jóvenes están rodeadas por discos protoplanetarios de gas y polvo. Uno de los conjuntos de radiotelescopios más potentes del mundo, ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), ha observado una variedad de patrones de anillos y huecos más y menos densos en estos discos protoplanetarios. Los efectos gravitacionales de los planetas que se forman en el disco son una de las teorías que explican estas estructuras, pero las observaciones de seguimiento en busca de planetas cerca de los anillos han sido en gran medida infructuosas.
Estos resultados aparecieron en The
Astrophysical Journal el 12 de noviembre de 2021.
En esta investigación, un equipo de la Universidad de Ibaraki, la Universidad Kogakuin y la Universidad de Tohoku (Japón) utilizó el superordenador más potente del mundo dedicado a la astronomía, ATERUI II, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, para simular el caso de un planeta que se aleja de su lugar de formación inicial. Sus resultados mostraron que, en un disco de baja viscosidad, el anillo formado en el lugar inicial de un planeta no se mueve a medida que este migra hacia el interior. El equipo identificó tres fases distintas. En la fase I, el anillo inicial permanece intacto a medida que el planeta se desplaza hacia el interior. En la fase II, el anillo inicial comienza a deformarse y se forma un segundo anillo en la nueva ubicación del planeta. En la fase III, el anillo inicial desaparece y solo queda este último.
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| Comparación de las tres fases de formación y deformación de anillos encontradas en estas simulaciones por ATERUI II (arriba) con ejemplos reales observados por ALMA (abajo). Las líneas punteadas en la simulación representan las órbitas de los planetas, y las áreas grises indican las regiones no cubiertas por el dominio computacional de la simulación. En la fila superior, los discos protoplanetarios simulados se muestran de izquierda a derecha al inicio de la migración planetaria (Fase I), durante la migración planetaria (Fase II) y al final de la migración planetaria (Fase III). Crédito: Kazuhiro Kanagawa, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) |
Estos resultados ayudan a explicar por qué rara vez se observan planetas cerca de los anillos exteriores, y las tres fases identificadas en las simulaciones coinciden bien con los patrones observados en los anillos reales. Las observaciones de mayor resolución de los telescopios de próxima generación, que podrán buscar mejor los planetas cercanos a la estrella central, ayudarán a determinar hasta qué punto estas simulaciones se ajustan a la realidad.
Fuentes, créditos y referencias:
K.D. Kanagawa et al, Dust rings as a footprint of planet formation in a protoplanetary disk, The Astrophysical Journal (2021). arXiv:2109.09579 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/2109.09579