mayo 19, 2022

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Estamos viendo una estrella fallida convertirse en un planeta gigante

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Ampliar / Imagen del sistema AB Aurigae, con detalles del objeto mostrados a la derecha.

En algunos niveles, la formación de estrellas y planetas es simple: se forman donde hay más cosas. Entonces, si bien la materia prima de una estrella puede ser una nube difusa de gas, la distribución de ese gas no es del todo uniforme. Con el tiempo, la atracción gravitacional de las áreas que tenían un poco más de material atraerá más y más material, lo que resultará en suficiente materia para formar una estrella. O dos: en muchos casos, se formará más de una concentración de materia; en otros casos, una sola concentración se dividirá en dos. Los planetas también se forman donde hay materia, siendo generados por el disco de material que alimenta a la estrella en formación.

Si bien esto generalmente puede ser cierto, hay algunos problemas con esto. Por un lado, no existe una línea divisoria clara entre las estrellas pequeñas como las enanas marrones y los planetas enormes que ubicamos en una categoría llamada super-Júpiter. Y el puñado de planetas que podemos visualizar directamente parece estar orbitando lejos de su estrella anfitriona, donde no debería haber mucha materia para impulsar su formación.

Esta semana, los astrónomos anunciaron la imagen de un super-Júpiter en proceso de formación, lejos de la estrella que parece estar orbitando. Esto sugiere que es probable que el planeta se esté formando a través de un proceso que normalmente produce estrellas en lugar de uno que produce gigantes gaseosos como Júpiter.

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La estrella en cuestión se llama AB Aurigae, una estrella muy joven ubicada a unos 500 años luz del Sol. Está incrustado en una nube de gas, parte del cual probablemente todavía esté cayendo en la estrella. Más lejos, una nube de polvo. Esta nube se considera una buena candidata para la formación de planetas por varias razones. Primero: se ha limpiado el polvo de la zona más cercana a la estrella. Segundo: el gas en el disco interno tomó la forma de brazos espirales por influencias gravitatorias.

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Un equipo de investigadores utilizó el tiempo del telescopio para buscar planetas en AB Aurigae. Y aparentemente los investigadores encontraron uno, ahora llamado AB Aurigae b, aproximadamente a 100 Unidades Astronómicas de AB Aurigae (cada AU es la distancia típica entre la Tierra y el Sol). Eso es más del doble de la distancia entre el Sol y Plutón. Esta ubicación coloca a AB Aurigae b dentro del anillo de polvo y en una posición en la que debería poder crear el tipo de brazos espirales que se ven en el gas entre el polvo y la estrella. Esto también debe estar bien fuera del área donde la densidad de la materia es lo suficientemente alta como para albergar la formación normal de planetas.

Una mirada a los archivos de imágenes indica que tenemos indicios de que el planeta estuvo allí durante algún tiempo. Las imágenes indican claramente que AB Aurigae b está en órbita.

Los investigadores utilizaron modelos para determinar el tamaño del planeta que podría producir la luz que vimos proveniente de AB Aurigae b. Los modelos sugieren que, si bien el planeta aún está creciendo, ya tiene al menos cuatro veces la masa de Júpiter. Un enfoque alternativo al modelado sugiere que es probable que tenga nueve veces la masa de Júpiter. En cualquier caso, el planeta encaja definitivamente en la categoría de super-Júpiter.

La imagen también muestra algunos objetos más débiles que son similares a AB Aurigae b, pero aún más distantes (430 y 580 UA). Estos podrían ser planetas adicionales, pero necesitamos observaciones adicionales para confirmarlo.

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¿Lo que está sucediendo aquí?

Entonces, ¿qué está pasando aquí? Más cerca de una estrella anfitriona, se cree que los gigantes gaseosos se forman por la acumulación de un gran núcleo rocoso que luego comienza a atraer gas. Esto aumenta la masa del planeta en crecimiento y aumenta aún más su crecimiento. Este crecimiento descontrolado se detiene porque el gas que lo alimenta es eventualmente expulsado por la radiación de la joven estrella.

Sin embargo, a las distancias que se ven aquí, es poco probable que este proceso funcione. Aunque debe permanecer más gas por más tiempo, no hay una densidad de material lo suficientemente alta como para construir un núcleo grande. El crecimiento descontrolado nunca comenzaría.

La alternativa es un proceso similar a la creación de un sistema estelar binario. Las fluctuaciones aleatorias en la cantidad de material provocan una concentración de materia que realiza una función similar a la del núcleo rocoso. Y dado que el sitio de formación está lejos de la estrella, existe la posibilidad de que el proceso de crecimiento continúe por más tiempo, produciendo un súper Júpiter.

Astronomía de la Naturaleza, 2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01634-x (Acerca de los DOI).

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