Polvo y gas en discos protoplanetarios

Imagen submilimétrica de color falso de un disco protoplanetario alrededor de IM Lup, que muestra anillos dobles de gas y polvo. Los astrónomos primero determinaron las alturas verticales de los componentes de polvo y gas en este y otros dos sistemas de protoestrellas utilizando conjuntos de datos de múltiples longitudes de onda, y encontraron que a grandes distancias de la estrella a veces, pero no siempre, tienen el mismo perfil de llamarada. Fuente: K. Oberg, CfA et al.; ALMA (KRAO / ESO / NAOJ); B. Saxton (KRAO / AUI / NSF)

Los planetas se forman cuando los granos de polvo en un disco protoplanetario se convierten en guijarros y luego en planetas. A medida que los pequeños granos de polvo interactúan con el gas (a través de la resistencia que ejerce), el gas en los discos protoplanetarios afecta la distribución de los pequeños granos y por lo tanto el crecimiento de los planetas. Los astrónomos que intentan comprender cómo las interacciones polvo-gas afectan el desarrollo de un planeta están particularmente interesados ​​en estudiar el grosor de un disco («altura vertical») en función de la distancia desde una estrella; el disco se enciende hacia afuera en la mayoría de los casos cuando la estrella central domina la masa del sistema. Al medir de forma independiente la altura del gas y los pequeños granos de polvo, los astrónomos pueden estudiar las características fundamentales del disco, como la relación de masa de gas a polvo y la turbulencia en el disco.

Los astrónomos de CfA Richard Teague y David Wilner y un equipo de colegas han completado la primera comparación directa de las alturas verticales de gas y polvo. Modelaron observaciones de archivo de múltiples longitudes de onda de ALMA, Hubble y Gemini en tres discos planetarios que son particularmente adecuados para tales mediciones: los sistemas están moderadamente inclinados en la línea de visión para proporcionar una perspectiva 3D, tienen suficiente monóxido de carbono y polvo para esto. componentes medidos, y los discos muestran varios anillos. Los anillos dispersan la luz y son necesarios para estimar las alturas de los pequeños granos verticales (el origen de los anillos es incierto, posiblemente tallados por planetas o por el cambio de temperatura que produce hielo).

Los astrónomos han descubierto que en dos sistemas, el gas y el polvo están dentro de la misma estructura a una distancia de aproximadamente cien AU de la estrella, pero que los granos de polvo tienen además una altura vertical más baja que el gas CO. En el tercer sistema, ambos componentes tienen la misma forma en todas las distancias. Los científicos argumentan que una relación de masa de gas a polvo superior a 100 (un valor típico para un medio interestelar) podría explicar el comportamiento de los dos primeros. El equipo también concluyó que las alturas verticales del gas y el polvo no son simplemente una función de la masa, la edad o el tipo espectral de la estrella, sino que esperan aclarar estas relaciones en el trabajo futuro.

Los investigadores advierten que con solo tres ejemplos, es prematuro generalizar sus conclusiones. También señalan que los mecanismos de formación de anillos son inciertos y que puede haber ocurrido un efecto de selección no identificado en estos sistemas. Por ejemplo, estas unidades son relativamente grandes y las unidades más pequeñas y comunes pueden comportarse de manera diferente. Además, los efectos de la turbulencia y la deposición de polvo siguen siendo inciertos. Sin embargo, estos primeros resultados muestran la viabilidad de estas técnicas. Observaciones y modelos adicionales deberían poder caracterizar los discos de otros sistemas y rastrear más detalles del proceso de formación de planetas.

Proporcionado por el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica

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