Nueva imagen revela los secretos del nacimiento de un planeta

 Una nueva y espectacular imagen publicada hoy por el Observatorio Europeo Austral nos da pistas sobre cómo podrían formarse planetas tan masivos como Júpiter. Utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los investigadores han detectado, cerca de una estrella joven, grandes cúmulos de polvo que podrían colapsar para crear planetas gigantes.

“Este descubrimiento es realmente cautivador, ya que marca la primera detección, alrededor de una estrella joven, de cúmulos que tienen el potencial de dar lugar a planetas gigantes”, sostiene Alice Zurlo, investigadora de la Universidad Diego Portales, Chile, que participó en las observaciones.

El trabajo se basa en una cautivante imagen obtenida con el instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) del VLT de ESO que muestra detalles fascinantes del material que hay alrededor de la estrella V960 Mon. Esta joven estrella se encuentra a más de 5.000 años luz de distancia en la constelación de Monoceros, y atrajo la atención de los astrónomos cuando repentinamente aumentó su brillo más de veinte veces en 2014. Las observaciones de SPHERE realizadas poco después del inicio de este "estallido" de brillo revelaron que el material que orbita alrededor de V960 Mon se está agrupando en una serie de intrincados brazos espirales que se extienden a distancias más grandes que todo el Sistema Solar.

Este hallazgo motivó a los astrónomos a analizar las observaciones de archivo del mismo sistema realizadas con ALMA, del cual ESO es socio. Las observaciones del VLT sondean la superficie del material polvoriento alrededor de la estrella, mientras que ALMA puede examinar su estructura más profundamente. “Con ALMA, se hizo evidente que los brazos espirales se están fragmentando, lo que resulta en la formación de aglomeraciones con masas similares a las de los planetas”, dice Zurlo.

Los astrónomos creen que los planetas gigantes se forman por "acreción del núcleo", cuando los granos de polvo se juntan, o bien por "inestabilidad gravitacional", cuando grandes fragmentos del material alrededor de una estrella se contraen y colapsan. Si bien los investigadores han encontrado previamente evidencia para el primero de estos escenarios, las pruebas que respaldan el segundo han sido escasas.

“Hasta ahora, nadie había visto una observación real de inestabilidad gravitacional a escala planetaria”, afirma Philipp Weber, investigador de la Universidad de Santiago de Chile, quien dirigió el estudio publicado hoy en The Astrophysical Journal Letters.

"Nuestro grupo lleva más de diez años buscando indicios de cómo se forman los planetas, y no podríamos estar más emocionados por este increíble descubrimiento", señala Sebastián Pérez, miembro del equipo de la Universidad de Santiago de Chile.

Los instrumentos de ESO ayudarán a los astrónomos a revelar más detalles de este cautivador sistema planetario en formación, y el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO desempeñará un papel clave. Actualmente en construcción en el desierto de Atacama en Chile, el ELT podrá observar el sistema con más detalle que nunca, recopilando información crucial sobre él. “El ELT permitirá explorar la complejidad química que rodea a estos cúmulos, ayudándonos a descubrir más sobre la composición del material a partir del cual se están formando planetas potenciales”, concluye Weber.

Información adicional

El equipo detrás de este trabajo está compuesto por jóvenes investigadores de diversas universidades e institutos chilenos, en el marco del centro de investigación Núcleo Milenio sobre Exoplanetas Jóvenes y sus Lunas (YEMS), financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID) y su programa Iniciativa Científica Milenio. Las dos instalaciones utilizadas, ALMA y VLT, están ubicadas en el desierto de Atacama en Chile.

Esta investigación se presenta en un artículo que aparecerá en The Astrophysical Journal Letters.

El equipo está compuesto por P. Weber (Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile, Chile [USACH]; Núcleo Milenio sobre Exoplanetas Jóvenes y sus Lunas, Chile [YEMS]; Center for Interdisciplinary Research in Astrophysics and Space Exploration [CIRAS] de la Universidad de Santiago de Chile, Chile), S. Pérez (USACH; YEMS; CIRAS), A. Zurlo (YEMS; Núcleo de Astronomía de la Universidad Diego Portales, Chile [UDP]; Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad Diego Portales, Chile), J. Miley (Joint ALMA Observatory, Chile; Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Chile), A. Hales (Observatorio Nacional de Radioastronomía, EE.UU.), L. Cieza (YEMS; UDP), D. Principe (MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, EE.UU.), M. Cárcamo (YEMS; CIRAS; USACH, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Informática, Chile), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), Á. Kóspál (Observatorio Konkoly, Centro de Investigación de Astronomía y Ciencias de la Tierra, Red de Investigación Eötvös Loránd (ELKH), Hungría; CSFK, Centro de Excelencia MTA, Hungría; Universidad ELTE Eötvös Loránd, Instituto de Física, Hungría; Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania), M. Takami (Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sinica, Taiwán, República de China), J. Kastner (Escuela de Física y Astronomía, Instituto de Tecnología de Rochester, EE.UU.), Z. Zhu (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Nevada, EE.UU., Centro de Astrofísica de Nevada, Universidad de Nevada, EE.UU.) y J. Williams (Instituto de Astronomía, Universidad de Hawái en Manoa, EE.UU.).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de ESO, la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC) de Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI). La construcción y las operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus Estados miembros, por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI) en nombre de América del Norte, y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona el liderazgo unificado y la gestión de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

Imagen combinada de SPHERE y ALMA del material que orbita alrededor de V960 Mon

En el centro de esta imagen está la joven estrella V960 Mon, situada a más de 5.000 años luz de distancia en la constelación de Monoceros. La estrella está rodeada de material polvoriento con potencial para formar planetas.

Las observaciones obtenidas con el instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) del VLT de ESO, representadas en amarillo en esta imagen, muestran que el material polvoriento que orbita alrededor de la joven estrella se está agrupando en una serie de intrincados brazos espirales que se extienden a distancias más grandes que todo el Sistema Solar.

Por su parte, las regiones azules representan datos obtenidos con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual ESO es socio. Los datos de ALMA examinan más profundamente la estructura de los brazos espirales, revelando grandes cúmulos de polvo que podrían contraerse y colapsar para formar planetas gigantes del tamaño aproximado de Júpiter a través de un proceso conocido como "inestabilidad gravitacional".

Crédito:

ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Weber et al.

Imágenes de SPHERE y ALMA del material que orbita alrededor de V960 Mon

A la izquierda, en amarillo, una imagen de la joven estrella V960 Mon y el material polvoriento que la rodea, tomada con el instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO. La luz que se refleja en el material polvoriento que orbita alrededor de la estrella se polariza, es decir, oscila en una dirección bien definida en lugar de hacerlo aleatoriamente, y es detectada por SPHERE, revelando unos fascinantes brazos espirales.

Estos hallazgos motivaron a los astrónomos a analizar las observaciones de archivo del mismo sistema tomadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual ESO es socio. Los resultados de este análisis pueden verse a la derecha en azul. Las longitudes de onda a las que observa ALMA le permiten penetrar más profundamente en el material en órbita, revelando que los brazos espirales se están fragmentando y formando cúmulos con masas similares a las de los planetas. Estos cúmulos podrían contraerse y colapsar mediante un proceso conocido como "inestabilidad gravitacional" para formar planetas gigantes.

Crédito:

ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Weber et al.

Intrincados brazos en espiral alrededor del V960 Mon capturados con SPHERE

Esta imagen de la joven estrella V960 Mon y el material que la rodea fue tomada con el instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) del VLT de ESO. El material que orbita alrededor de la joven estrella se está agrupando en una serie de intrincados brazos en espiral que se extienden a distancias más grandes que todo el Sistema Solar.

Crédito:

ESO/Weber et al.

ALMA capta grandes cúmulos de polvo en órbita alrededor de V960 Mon

Esta imagen de la joven estrella V960 Mon y el material polvoriento que la rodea fue obtenida con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual ESO es socio. Aquí se pueden ver como manchas azules los grandes cúmulos de polvo con masas similares a las de los planetas. Estos cúmulos podrían contraerse y colapsar mediante un proceso conocido como "inestabilidad gravitacional" para formar planetas gigantes del tamaño aproximado de Júpiter.

Crédito:

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Weber et al.

Este gráfico muestra la posición de la estrella V960 Mon en la constelación de Monoceros (que significa animal de un solo cuerno). El mapa muestra la mayoría de las estrellas que se pueden apreciar a simple vista bajo buenas condiciones.

Crédito:

ESO, IAU and Sky & Telescope

Esta imagen muestra el cielo alrededor de la ubicación de la estrella V960 Mon y fue creada a partir de imágenes del Digitized Sky Survey 2.

Crédito:

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

VIDEOS

Zooming in on V960 Mon

https://www.eso.org/public/videos/eso2312a/

This video takes us on a journey to the V960 Mon star, some 5000 light-years away from Earth.

Credit:

ESO, N. Risinger (skysurvey.org), DSS, ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Weber et al. Music: Astral Electronic

ALMA drone footage compilation

https://www.eso.org/public/videos/alma-drone-compilation/

Aerial views of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and the Chajnantor plateau in the Chilean Andes, taken in November 2022.

Credit:

ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Tsaousis. Music: Disasterpiece — FEZ Puzzle

Fuente: Observatorio Europeo Austral