Como encantadores fantasmas salpicados de estrellas que acechan en el espacio interestelar, gigantes y frígidos nubes moleculares son las extrañas y secretas cunas de brillantes estrellas bebés. Estas enormes, oscuras y ondulantes nubes flotan a través del espacio interestelar en grandes cantidades, y esconden estrellas recién nacidas como si fueran perlas brillantes escondidas dentro de un caparazón de ostras. Cuando una burbuja especialmente densa dentro de los pliegues giratorios de una de estas nubes oscuras alcanza un tamaño crítico, masa o densidad, comienza a colapsar bajo la intensa atracción de su propia gravedad fuerte, dando a luz a un nuevo bebé estelar brillante. En julio de 2018, científicos del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Heidelberg, Alemania, y el ESFERA consorcio de instrumentos de la Telescopio muy grande (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, anunciaron que han descubierto un exoplaneta gigante de gas extremadamente joven que todavía se está formando dentro del disco de acreción protoplanetario que gira y gira alrededor de su joven estrella madre. Este gigante de gas recién nacido, apodado PDS 70 b tiene una masa igual a varios Júpiter, y fue visto en órbita alrededor de su estrella PDS 70 dentro de una brecha de cuento chismoso de su natal disco de acreción protoplanetario.

Esto indica que PDS 70 si todavía se encuentra cerca de su lugar de nacimiento, y es probable que todavía esté acumulando material de su entorno disco de gas y polvo. Las observaciones brindan una oportunidad única para que los científicos prueben modelos de nacimiento de planetas y también aprendan más sobre la historia temprana de los sistemas planetarios, incluido el de nuestro propio Sistema Solar.

La búsqueda de exoplanetas, que son planetas que pertenecen a las familias de estrellas alienígenas más allá de nuestro Sol, hasta ahora ha revelado unos 3800 mundos distantes de varias masas, tamaños y distancias de sus padres estelares. Por desgracia, los astrónomos aún no saben exactamente cómo nacen estos planetas, y en realidad observan el nacimiento de un bebé. protoplaneta ha demostrado ser una búsqueda difícil.

Sin embargo, el equipo de astrónomos del MPIA y el VLT ahora he logrado lograr esta hazaña muy difícil. De hecho, el protoplaneta PDS 70 b fue visto a una distancia de 22 unidades astronómicas (AU) de su estrella madre. Uno AU es la distancia promedio entre nuestro Sol y la Tierra, que es de aproximadamente 93,000,000 millas. “Para nuestro estudio, seleccionamos PDS 70, una estrella que ya era sospechosa de tener un planeta joven dando vueltas a su alrededor “, explicó Miriam Keppler en un 2 de julio de 2018. Comunicado de prensa de MPIA. Ms. Keppler es estudiante de doctorado en el MPIA y autor principal del artículo que destaca este importante descubrimiento.

PDS 70 tiene 5.4 millones de años Estrella T Tauri que todavía está rodeado por un disco de acreción protoplanetario de gas y polvo de aproximadamente 130 UA de ancho. T Tauri stars son niños estelares parecidos al sol que se han formado en el centro de la burbuja especialmente densa incrustada dentro de su natal nube molecular La mayor parte del material que pertenece a esta burbuja se destina a la formación de la estrella recién nacida, mientras que el resto crea el disco de acreción protoplanetario de donde emergen eventualmente planetas, lunas y objetos más pequeños. En sus primeras etapas, discos de acreción protoplanetarios son a la vez muy masivos y ardientes, y pueden quedarse con sus jóvenes anfitriones estelares durante diez millones de años antes de que finalmente desaparezcan por completo, posiblemente arrastrados por el viento especialmente poderoso y feroz que T Tauris son famosos por crear Alternativamente, la desaparición disco de acreción protoplanetario puede simplemente dejar de emitir radiación después de que la acumulación se haya detenido. El mas antiguo disco de acreción protoplanetario observado hasta ahora tiene aproximadamente 25 millones de años.

Los astrónomos han observado discos de acreción protoplanetarios rodeando estrellas juveniles en nuestra propia Vía Láctea. Observaciones realizadas por científicos utilizando el Telescopio Espacial Hubble (HST) he visto proplyds y discos planetarios formando dentro del Nebula de Orión. El nombre proplyd es una abreviatura silábica de Disco protoplanetario ionizado, y estos discos son foto-evaporación con iluminación externa discos girando alrededor de estrellas juveniles. Ciento ochenta proplyds han sido descubiertos dentro del Nebula de Orión solo.

Discos de acreción protoplanetarios están compuestos principalmente de gas, y son estructuras muy delgadas con una altura vertical típica que es mucho más pequeña que el radio. Además, la masa típica de estos discos de acreción es considerablemente menor que la masa de la estrella bebé central.

A pesar de que un típico disco de acreción protoplanetario está compuesto principalmente de gas, las partículas de polvo también juegan un papel importante en la formación de planetas. Las motas de polvo protegen el plano medio del disco de intensa radiación energética que llega del espacio interestelar. Esta radiación energética crea lo que se llama una “zona muerta” en la que el inestabilidad magnetorrotacional (MRI) ya no funciona.

Según los científicos, discos de acreción protoplanetarios están compuestos por una envoltura de plasma agitada, llamada “zona activa”. La “zona activa” contiene un área extensa de gas inactivo (“zona muerta”), que se encuentra en el plano medio. La “zona muerta” puede reducir la velocidad de la materia que viaja a través del disco, y esto efectivamente impide alcanzar un “estado estable”.

T Tauri Los bebés muestran diámetros grandes que generalmente son varias veces más grandes que los de nuestro Sol. Sin embargo, T Tauri desarrollarse de una manera que pueda parecer contradictoria. Esto se debe a que se encogen a medida que crecen hasta la edad adulta estelar. Para cuando el bebé estelar caliente ha alcanzado esta etapa de su infancia, los materiales menos volátiles han comenzado a condensarse cerca del centro de los alrededores. disco de acreción protoplanetario. Esto da como resultado la formación de motas de polvo pegajoso que albergan silicatos cristalinos. Estos pequeños granos de polvo chocan entre sí y luego se unen dentro del ambiente abarrotado del disco. Como resultado, crecen objetos cada vez más grandes, que eventualmente se convierten planetesimales. Planetesimales son los “bloques de construcción” de los planetas, las “semillas” de donde crecen los planetas principales.

En nuestro Sistema Solar, los asteroides, que habitan principalmente Cinturón principal de asteroides entre Marte y Júpiter – son lo que queda de lo rocoso y lo metálico planetesimales que sirvieron como “semillas” de los cuatro planetas sólidos que habitan en el dominio interno de nuestro Sistema Solar: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Los cometas que habitan las regiones distantes, frías y turbias de nuestro Sistema Solar, lejos del Sol, representan la población de reliquias sucias, heladas y heladas. planetesimales de donde nació el cuarteto de gigantes cargados de gas de la familia de nuestra Estrella – Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Anillo alrededor de una estrella bebé

PDS 70, una T Tauri tot, tiene solo 54 millones de años. También está rodeado por un disco protoplanetario (circunestelar disco) compuesto de gas y polvo que es aproximadamente 130 AU amplio. Para prever el alcance de esto disco, la Cinturón de Kuiper–que orbita nuestro Sol más allá de Neptuno, se extiende solo hasta aproximadamente 50 AU. Estos vastos alrededores discos de acreción están formados por el material sobrante del nacimiento de la estrella madre dentro de una oscuridad gélida nube molecular.

Pero el disco de acreción rodeando PDS 70 Es particularmente interesante porque muestra una gran brecha. Se cree que tales brechas son indicios de que la formación de planetas está ocurriendo. Eso es porque estas brechas son el resultado de un joven gigante protoplaneta recogiendo más y más material de disco a medida que viaja alrededor de su joven estrella. Al interactuar con el disco, la protoplaneta cambia gradualmente su distancia a su estrella madre. A medida que pasa el tiempo, el crecimiento protoplaneta Excava una amplia franja circular a través del disco.

En un estudio posterior, dirigido por el Dr. Andre Muller de la MPIA, el equipo de astrónomos obtuvo una imagen realmente espectacular del desarrollo PDS 70 sistema, en el que un bebé protoplaneta se puede observar fácilmente en el borde interior de la brecha del entorno disco. Lo distante protoplaneta Lleva aproximadamente 120 años orbitar a su estrella madre. Un espectro de PDS 70 b permitió a los astrónomos determinar los atributos atmosféricos y físicos del planeta alienígena.

“Este descubrimiento nos brinda una oportunidad sin precedentes para probar modelos teóricos de formación de planetas”, comentó el Dr. Muller en el 2 de julio de 2018. Comunicado de prensa de MPIA.

Un gigante, distante Protoplaneta

La nueva investigación demuestra que PDS 70 b es un gas gigante planeta, luciendo una masa varias veces mayor que la del gigante Jupiter de nuestro Sistema Solar. los exoplanetas La superficie tiene una temperatura de aproximadamente 1200 Kelvin, lo que la hace considerablemente más caliente que cualquier planeta de nuestro propio Sistema Solar. Porque un protoplaneta debe ser más joven que su padre estelar, PDS 70 b Es probable que todavía esté en proceso de crecimiento. Los datos recopilados por los astrónomos indican que el planeta está rodeado de nubes que cambian la radiación emitida por el núcleo planetario y su atmósfera. “Corregimos nuestros cálculos para tener en cuenta los nuevos datos publicados por el Satélite Gaia para distancias estelares. De acuerdo a Gaia, PDS 70 está a una distancia de 370 años luz “, explicó la Sra. Keppler en el 2 de julio de 2018 Comunicado de prensa de MPIA.

Los astrónomos aún deben aplicar sofisticadas técnicas de observación y análisis para adquirir una imagen de un disco de acreción protoplanetario. En las imágenes convencionales, todos los objetos cercanos a la estrella madre se perderán bajo el resplandor de la brillante luz estelar. Sin embargo, con el ESFERA instrumento la luz de la estrella brillante se puede eliminar. Para lograr esto, la cámara debe usar una propiedad de la luz conocida como polarización. Linealmente luz polarizada puede oscilar en un solo plano. Pero la luz que emana de una estrella es principalmente no polarizado. Sin embargo, la luz reflejada por el disco se volverá linealmente polarizado cuando dispersado por el disco de acreción motas de polvo.

Cuando se usa con el adecuado polarización filtro, que transmitiría ondas de luz en un solo plano de oscilación, la luz que viaja desde diferentes regiones del disco sería detectado o cancelado, como resultado de la orientación del filtro. Los fotógrafos usan una técnica similar para suprimir los reflejos que emanan de una superficie lisa.

En contraste, la luz de las estrellas se puede observar sin importar cómo esté orientado el filtro. Al hacer uso de la diferencia entre la luz reflejada por el disco de acreción y la luz que sale directamente de la estrella, los astrónomos pueden eliminar la luz directa de la estrella. Para apoyar sus mediciones, los observadores también bloquean la estrella con una máscara. Todo lo que queda es una imagen de la acreción protoplanetaria disco.

Dr. Thomas Henning, director de MPIA, autor principal de los dos estudios y el co-I alemán de la ESFERA instrumento, comentó a la prensa que “Después de diez años de desarrollar nuevos instrumentos astronómicos poderosos como ESFERA, este descubrimiento nos muestra que finalmente podemos encontrar y estudiar planetas en el momento de su formación. Ese es el cumplimiento de un sueño largamente deseado “.

Los resultados de esta investigación aparecen como Keppler et al., “Descubrimiento de un compañero subestelar dentro de la brecha del disco de transición alrededor de PDS 70”, y como Muller et al., “Caracterización orbital y atmosférica del planeta dentro de la brecha del disco de transición PDS 70. Ambos artículos se publican en la edición del 2 de julio de 2018 de la revista. Astronomía y Astrofísica.

La Investigación de Exoplanetas de Alto Contraste Espectro-Polarimétrico (ESFERA) es el Sistema Óptico Adaptativo Extremo y la Instalación Coronagráfica (ESFERA) del VLT. ESFERA fue construida por un consorcio internacional liderado por MPIA y el Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble (IPAG).