La evolución de un sistema planetario

Para entender la evolución de un sistema planetario, se observa el disco de restos de material de la estrella anfitriona.

Cuando los planetas comienzan a formarse, las secuelas del proceso dejan un anillo de material rocoso y helado que está girando y chocando alrededor de la joven estrella anfitriona como un juego de rodillos celestiales. Análogos al Cinturón de Kuiper de nuestro Sistema Solar, estos discos de restos que quedan de la formación planetaria pueden ser detectados por los astrónomos y ser estudiados para ayudar a entender los procesos que participan en la formación de nuevos sistemas planetarios.

Determinar cómo la gravedad de los planetas existentes influye en la arquitectura de un disco es un área importante de estudio. La mayor parte de esta investigación se centra en cómo los planetas que existen dentro del disco de desechos definen su forma, que es una de las pocas características del disco que se pueden observar directamente desde la Tierra.

El nuevo trabajo conducido por Erika Nesvold de Carnegie muestra cómo un disco de desechos es afectado por un planeta que existe más allá de su borde más externo, y demuestra que la forma del disco puede indicar si el planeta se formó más allá del disco, o si inicialmente existió dentro del disco y fue movido hacia fuera a través del tiempo. El trabajo es publicado por The Astrophysical Journal Letters.

La estrella HD 106906 es perfecta para estudiar este fenómeno. Tiene un planeta gigante, alrededor de 11 veces la masa de Júpiter, orbitando muy lejos de su estrella anfitriona, al menos 650 veces la distancia entre la Tierra y nuestro propio Sol. Este planeta, HD 107906b, orbita fuera del disco de su estrella.

La estrella binaria HD 106906 y el planeta HD 106906 b. Pueden observar la comparación en distancias. Neptuno, el planeta más lejano de nuestro sistemas solar orbitando a HD10690, respecto al planeta  HD 10906 b.

Nesvold y sus colegas, Smadar Naoz y Michael Fitzgerald de UCLA, modelaron el sistema HD 106906 para entender mejor cómo un solo planeta afecta a la estructura de un disco de desechos.

“Fuimos capaces de crear la forma conocida del disco de desechos de HD 106906 sin agregar otro planeta al sistema, como algunos habían sugerido que era necesario para lograr la arquitectura observada”, dijo Nesvold.

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Dos imágenes del sistema estelar HD 106906 creado por Erika Nesvold y la simulación de su equipo. El panel izquierdo muestra una imagen ampliada del anillo de restos de material rocoso y helado que forma el planeta y gira alrededor de la estrella. (La estrella está enmascarada por el círculo negro). Los diferentes tonos representan gradientes de brillo en el material del disco. (El amarillo es el más brillante y el azul el más oscuro.). El panel derecho muestra una vista más lejana del sistema simulado. La estrella está representada por el círculo amarillo con una flecha que apunta al exoplaneta, HD 106906b. El equipo de Nesvold demostró que el exoplaneta está configurando la estructura del disco de escombros, que se muestra por los puntos blancos y azules que rodean a la estrella.

La única fuerza gravitatoria de este planeta gigante distante es capaz de afectar a los escombros de la manera correcta para producir un anillo plano y no circular del sistema y para dar cuenta de la forma y las características observadas del disco. Es más, el modelo de Nesvold fue capaz de ayudar al equipo a entender mejor la órbita y la probable historia de formación del exoplaneta HD 106906b. Los resultados del equipo indican que, contrariamente a algunas predicciones, es probable que el planeta se formara fuera del disco. Si el planeta se hubiera formado dentro del disco y se hubiera movido hacia fuera, el disco habría tomado una forma diferente a la que los astrónomos pueden ver en el sistema.

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Esta es una observación real de HD 106906 tomada por la herramienta SPHERE del Observatorio Europeo Austral. La estrella está oscurecida por un círculo haciendo la función de coronógrafo (que enmascara su deslumbramiento por el cegamiento del instrumento) y el disco de desechos se puede ver en la parte inferior izquierda. En la parte superior derecha está el exoplaneta, HD 106906 b. La simulación creada por Erika Nesvold y su equipo han recreado con precisión las características observadas del disco: el disco es más brillante en su lado oriental (izquierdo) y orientado alrededor de 20 grados en el sentido de las agujas del reloj desde la posición del planeta en el cielo. Esta imagen es cortesía de ESO y A.M. Lagrange de Université Grenoble Alpes.

“Otros discos de desechos que son moldeados por la influencia de planetas gigantes lejanos son probables”, agregó Nesvold. “Mi herramienta de modelado puede ayudar a recrear y visualizar cómo las diversas características de estos discos llegaron a formarse  y mejorar nuestra comprensión de la evolución global de un sistema planetario”.

Fuente: https://carnegiescience.edu/node/2160

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