Los astrofísicos de la Universidad de Cambridge han utilizado modelos teóricos para determinar los orígenes de las sorprendentes y distintivas espirales a gran escala que rodean a una estrella cercana.
Las estrellas jóvenes están rodeadas por densos discos de gas y polvo, y es dentro de estos discos que los planetas se ensamblan. Obscurecidos desde nuestro punto de vista, los detalles precisos de cómo se forman los planetas siguen siendo difíciles de determinar a partir solamente de las observaciones.
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"Los astrofísicos de la Universidad de Cambridge han utilizado modelos teóricos para determinar los orígenes de las sorprendentes y distintivas espirales a gran escala que rodean a una estrella cercana.
Las estrellas jóvenes están rodeadas por densos discos de gas y polvo, y es dentro de estos discos que los planetas se ensamblan. Obscurecidos desde nuestro punto de vista, los detalles precisos de cómo se forman los planetas siguen siendo difíciles de determinar a partir solamente de las observaciones.
El año pasado, los astrónomos utilizaron el extremadamente sensible Atacama Large Millimeter Array (ALMA) ubicado en Chile para observar a la joven estrella de un millón de años Elías 2-27 (Pérez et al 2016, Science 353, 1519). Las observaciones fueron las primeras en dar resolución directamente al disco alrededor de la estrella joven y mostraron algo muy sorprendente. En lugar de ser un disco liso, la imagen mostraba dos brazos espirales prominentes, cada uno extendido por longitud aproximadamente diez veces la distancia entre el Sol y Neptuno en nuestro propio Sistema Solar.
"Estas hermosas observaciones de Elias 2-27 inmediatamente provocaron mucha discusión entre nuestro equipo de investigación sobre lo que podría estar causando los brazos espirales", dijo el doctor Farzana Meru, del Instituto de Astronomía. Meru y sus colegas comenzaron a usar sus modelos teóricos para investigar lo que podría estar sucediendo alrededor de Elias 2-27.
Sin embargo, esto no fue una tarea fácil. La investigación implicó ejecutar muchas simulaciones por ordenador para resolver los complejos cálculos de cómo el gas orbita en el disco y es calentado por la radiación de la estrella central. "Las simulaciones que realizamos tardarían miles de horas en ser ejecutadas en su computadora portátil media", dijo el Dr. John Ilee, coautor del estudio. "Afortunadamente, pudimos usar un superordenador dedicado y algunos inteligentes trucos para acelerar los cálculos" agregó Ilee.
Meru y sus colaboradores vieron dos posibilidades para el origen de las estructuras espirales. La primera es que el disco alrededor de Elias 2-27 puede ser tan masivo que su propia gravedad naturalmente hace que se formen las espirales - efecto llamado disco "gravitatorio". Sin embargo, Meru y sus colegas también descubrieron que las espirales podrían formarse de otra manera - desencadenadas por un planeta en las aonas exteriores del disco.
"Al principio, estábamos un poco decepcionados al descubrir que ningún mecanismo fue capaz de producir la estructura en espiral", dijo Ilee, dejando al equipo con más preguntas. "Pero entonces descubrimos que la masa del planeta requerida para producir las espirales era enorme - casi 10 veces la masa de Júpiter - y que era muy improbable que el método tradicional de formación de planetas hubiera sido capaz de formar tal objeto. "
Este método "tradicional" de formación de planetas implica la colisión lenta y gradual y la agrupación de pequeñas partículas de polvo dentro del disco. Eventualmente, se agrupan bastantes partículas de polvo para formar guijarros y, a continuación, cantos rodados, y, a medida que el proceso continúa, finalmente los objetos de tamaño planetario se forman en un proceso gradual conocido como "acreción del nucleo".
"Dada la temprana edad de Elias 2-27, simplemente no ha habido suficiente tiempo para crear un planeta de la masa requerida por la acreción de núcleo", dijo Meru. "La única manera de hacer un planeta tan rápido sería si las regiones de un disco autogravitante se derrumban por completo, creando uno o más planetas en el proceso".
Parece que, cualquiera que sea la explicación de las espirales, Elias 2-27 podría ser un arma humeante para la formación de planetas por un proceso que antes se creía raro."