Encuentran discos protoplanetarios en las nubes moleculares de Orión

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¿Cómo se forman los planetas a partir de los granos de polvo de los discos protoplanetarios como el representado en esta ilustración artística? Los vórtices pueden ser la respuesta. [ESO]

Los astrónomos que utilizan el Karl G. Jansky Very Large Array de la NSF y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array han detectado 97 discos de gas y polvo alrededor de jóvenes protoestrellas en la constelación de Orión, que alberga las regiones de formación estelar más cercanas a la Tierra.

"Las estrellas se forman a partir de nubes de gas y polvo que colapsan bajo la fuerza de su propia gravedad", explican el autor principal, el Dr. Patrick Sheehan, astrónomo de la Universidad Northwestern y del Observatorio Radioastronómico Nacional, y sus colegas.

"Debido al momento angular inicial del material que colapsa, gran parte del material de la nube se forma en un disco en lugar de colapsar directamente sobre la estrella que se está formando en el centro".

"El material se acrecienta entonces a través del disco sobre la estrella, lo que a su vez regula gran parte de la acumulación final de masa estelar".

"Además, es en estos discos protoestelares donde se espera que se formen planetas, por lo que entender sus propiedades a lo largo de su evolución es crucial para comprender cómo se forman los planetas".

Para entender mejor este proceso, los astrónomos realizaron un estudio de radio de las estrellas jóvenes en las Nubes Moleculares de Orión, una región gigante de formación estelar situada a unos 1.400 años luz de la Tierra en la constelación de Orión.

Analizaron los datos recogidos por el Very Large Array (VLA) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Esta imagen muestra las Nubes Moleculares de Orión, el objetivo del estudio VANDAM; los puntos amarillos son las ubicaciones de las protoestrellas observadas en una imagen de fondo azul hecha por Herschel; los paneles laterales muestran seis protoestrellas jóvenes captadas por ALMA (azul) y el VLA (naranja). Crédito de la imagen: NRAO / AUI / NSF.

"Aunque el polvo que rodea a las estrellas jóvenes bloquea la mayor parte de la luz visible, es más transparente a la luz de radio", señalaron los investigadores.

"Debido a esto, las observaciones de radio del VLA y ALMA nos permitieron tener una visión detallada de los sistemas de estrellas jóvenes".

El estudio se conoce como VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM), el mayor estudio de estrellas jóvenes jamás realizado.

"Con el sondeo VANDAM, medimos el tamaño y la masa de muchos discos protoplanetarios jóvenes y los comparamos con discos más antiguos que ALMA ya ha estudiado", dijeron los científicos.

"Una de las cosas que encontramos fue que los discos más jóvenes son generalmente más masivos que los discos más antiguos del mismo tamaño".

"Esto tiene sentido, ya que a medida que una estrella se forma, captura más material cercano, lo que reduce la masa de su disco circundante".

"Pero también implica que los mundos más grandes de un sistema planetario comienzan a formarse pronto, cuando el disco protoplanetario es más denso".

Los discos protoplanetarios más antiguos suelen tener anillos en su interior donde hay bastante menos material.

Estos huecos dentro del disco suelen ser regiones en las que se están formando planetas, pero también podrían indicar una estructura resonante dentro del disco, en la que el tirón gravitatorio de los planetas jóvenes hace que se formen huecos, de forma similar a como Júpiter crea huecos orbitales en el cinturón de asteroides.

Los autores hallaron estructuras de huecos similares en discos de tan sólo 100.000 años, lo cual es sorprendentemente temprano.

"Dentro del primer millón de años de un sistema, la estructura de un disco es similar a la de los discos más antiguos", dijeron.

"Algunos de los sistemas observados en el estudio VANDAM tenían una forma muy irregular".

"Es posible que estos sistemas sean tan jóvenes que un sistema de discos no haya comenzado a formarse".

"También podría ser el caso de que incluso la protoestrella no haya tomado forma por completo".

Fuentes, créditos y referencias:

Patrick D. Sheehan et al. 2022. The VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) Survey of Orion Protostars VI. Insights from Radiative Transfer Modeling. ApJ, en prensa; arXiv: 2203.00029