Descubierto un “salvavidas” para la formación de planetas en un sistema binario de estrellas. ALMA examina una rueda de polvo y gas dentro de otra rueda de la misma composición

Utilizando ALMA, los astrónomos han detectado, por primera vez, una serpentina de polvo y gas que fluye desde un disco externo masivo hacia el interior de un sistema de estrellas binarias. Esta forma, nunca vista con anterioridad, puede ser la responsable de mantener a un segundo disco de formación planetaria, más pequeño que, de no estar en estas condiciones, habría desaparecido hace mucho tiempo. La mitad de las estrellas de tipo solar nacen en sistemas binarios, lo que significa que estos hallazgos tendrán consecuencias importantes para la búsqueda de exoplanetas. Los resultados se publican en la revista Nature el 30 de octubre de 2014.

Un grupo de investigación, dirigido por Anne Dutrey, del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos, (Francia) y el CNRS, ha utilizado ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar la distribución de gas y polvo en un sistema estelar múltiple llamado GG Tau-A [1]. Este objeto sólo tiene unos pocos millones de años y se encuentra a 450 años luz de la Tierra, en la constelación de Tauro.
Igual que si observáramos una rueda dentro de otra rueda, GG Tau-A contiene un gran disco externo que rodea a todo el sistema, así como un disco interno alrededor de la estrella central principal. Este segundo disco interno tiene una masa casi equivalente a la de Júpiter. Su presencia ha sido un intrigante misterio para los astrónomos, ya que está perdiendo material hacia su estrella central a una velocidad tal que debería haberse quedado sin material hace mucho tiempo.
Observando estas estructuras con ALMA, el equipo hizo un interesante descubrimiento: en la región que hay entre los dos discos, hallaron aglomeraciones de polvo y gas. Las nuevas observaciones sugieren que el material se está transfiriendo del disco exterior hacia el disco interior, alcanzando un equilibrio que permite que ambos sigan existiendo, una especie de “salvavidas” [2].
"El material que fluye a través de la cavidad fue predicho por las simulaciones, pero no se habían obtenido imágenes hasta ahora. Detectar estas aglomeraciones indica que el material se está moviendo entre los dos discos, permitiendo que uno se alimente del otro", explica Dutrey. "Estas observaciones demuestran que el material del disco externo puede mantener al disco interno durante mucho tiempo. Esto tiene consecuencias importantes para la capacidad de formación de planetas”.
Los planetas nacen del material sobrante dejado tras la formación de la estrella. Este es un proceso lento, lo cual significa que un disco perdurable es un prerrequisito para la formación del planeta. Si el proceso de alimentación hacia el disco interno detectado ahora con ALMA tiene lugar en otros sistemas estelares múltiples, los hallazgos introducen un gran número de nuevas posibles ubicaciones para encontrar exoplanetas en el futuro.
La primera fase de búsqueda de exoplanetas se centró en estrellas individuales como nuestro Sol [3]. Recientemente, se ha demostrado que una gran proporción de planetas gigantes orbita alrededor de sistemas binarios de estrellas. Ahora, los investigadores han comenzado a mirar más de cerca y a considerar la posibilidad de que haya planetas orbitando estrellas individuales dentro de sistemas estelares múltiples. El nuevo descubrimiento apoya la posible existencia de estos planetas, dando a los descubridores de exoplanetas nuevos lugares donde ampliar sus búsquedas.
Emmanuel Di Folco, coautor del artículo, concluye: "casi la mitad las estrellas de tipo solar han nacido en sistemas binarios. Esto significa que hemos encontrado un mecanismo para alimentar la formación planetaria que se aplica a un número significativo de estrellas de la Vía Láctea. Nuestras observaciones son un gran paso adelante en la verdadera comprensión de la formación planetaria".

Notas

[1] GG Tau-A forma parte de un sistema estelar múltiple más complejo denominado GG Tauri. Recientes observaciones de GG Tau-A, llevadas a cabo con el VLTI, han revelado que una de las estrellas — GG Tau Ab, la que no está rodeada por un disco — es en sí misma una binaria cercana, que consta de GG Tau-Ab1 y GG Tau-Ab2. Esto introdujo un quinto componente al sistema de GG Tau.

[2] Un resultado anterior obtenido por ALMA, mostró un ejemplo de una sola estrella con  material que fluye hacia el interior y que proviene de su disco externo.

[3] Dado que las órbitas de estrellas binarias son más complejas y menos estables, se creía que la formación de planetas en estos sistemas sería más difícil que alrededor de estrellas individuales.

Información adicional

Este trabajo se ha hecho público en el artículo científico titulado “Planet formation in the young, low-mass multiple stellar system GG Tau-A”, por A. Dutrey et al., que aparece en la revista Nature.
El equipo está formado por Anne Dutrey (Universidad de Burdeos/CNRS, Francia), Emmanuel Di Folco (Universidad de Burdeos/CNRS), Stephane Guilloteau (Universidad de Burdeos/CNRS), Yann Boehler (Universidad de México, Michoacán, México), Jeff Bary (Universidad de Colgate, Hamilton, EE.UU.), Tracy Beck (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EE.UU.), Hervé Beust (IPAG, Grenoble, Francia), Edwige Chapillon (Universidad de Burdeos/IRAM, Francia), Fredéric Gueth (IRAM, Saint Martin d’Hères, Francia), Jean-Marc Huré (Universidad de Burdeos/CNRS), Arnaud Pierens (Universidad de Burdeos/CNRS), Vincent Piétu (IRAM), Michal Simon (Universidad de Stony Brook, EE.UU.) y Ya-Wen Tang (Academia Sinica, Instituto de Astronomía y Astrofísica, Taipei, Taiwán).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una colaboración entre Europa, América del Norte y Asia Oriental  en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado en Europa por el Observatorio Europeo Austral (ESO), en América del Norte por la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) en cooperación con Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencias (NSC) de Taiwán; y en Asia Oriental  por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y operaciones de ALMA en Europa están lideradas por ESO; en América del Norte por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI); y en Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NOAJ). El Observatorio Conjunto ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operación de ALMA.

Ilustración del sistema estelar doble GG Tauri-A

Esta ilustración muestra el polvo y el gas alrededor del sistema estelar doble GG Tauri-A. Utilizando ALMA, los investigadores han detectado gas en la región entre los dos discos de este sistema binario. Esto puede permitir la formación de planetas en un entorno tan influenciado por la gravedad como es un sistema binario. La mitad de las estrellas de tipo solar nacen en sistemas binarios, lo que significa que estos hallazgos tendrá consecuencias importantes en la búsqueda de exoplanetas.

Crédito:

ESO/L. Calçada

El cielo alrededor del sistema estelar múltiple GG Tauri

Esta visión de amplio campo muestra el cielo alrededor del joven sistema estelar múltiple GG Tauri, que aparece muy cerca del centro de esta imagen. Cerca del extremo superior de la imagen, también vemos una nube de polvo y pruebas de formación estelar — GG Tau, que forma parte del complejo de la Nube oscura de Taurus.

Crédito:

ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

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Animación del sistema estelar doble GG Tauri-A

http://www.eso.org/public/chile/videos/eso1434a/

Esta ilustración animada, muestra el polvo y el gas alrededor del sistema estelar doble GG Tauri-A. Utilizando ALMA, los investigadores han detectado gas en la región entre los dos discos de este sistema binario. Esto puede permitir la formación de planetas en un entorno tan influenciado por la gravedad como es un sistema binario. La mitad de las estrellas de tipo solar nacen en sistemas binarios, lo que significa que estos hallazgos tendrán consecuencias importantes en la búsqueda de exoplanetas.

Crédito:

ESO/L. Calçada. Music: movetwo


Fuente: Observatorio Europeo Austral