ALMA desvela un disco formador de luna descubierto alrededor de planeta distante

Una imagen en color de las señales de radio de ondas milimétricas del observatorio ALMA en Chile muestra un disco de gas y polvo (a la derecha del centro) alrededor del exoplaneta PDS 70 c, la primera observación del tipo de disco circumplanetario que se cree. Han nacido las lunas de Júpiter hace más de 4 mil millones de años. Crédito: A. Isella, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

Utilizando el conjunto de radio telescopios más poderoso de la Tierra, los astrónomos han realizado las primeras observaciones de un disco circumplanetario de gas y polvo como el que se cree que originó a las lunas de Júpiter. 

El hallazgo, publicado en línea en Astrophysical Journal Letters, se suma a la intrigante historia del planeta PDS 70 c, un gigante de gas en formación a unos 370 años luz de la Tierra que se reveló por primera vez el mes pasado en imágenes de luz visible. 

Usando la gran variedad de 66 antenas Atacama Large Milimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile, la astrónoma de Rice University Andrea Isella y sus colegas recolectaron señales de radio de ondas milimétricas que revelaron la presencia de granos de polvo en todo el sistema estelar, donde el PDS 70 c y su planeta hermano, PDS 70 b, todavía se están formando. 

"Los planetas se forman a partir de discos de gas y polvo alrededor de estrellas recién formadas, y si un planeta es lo suficientemente grande, puede formar su propio disco cuando reúne material en su órbita alrededor de la estrella", dijo Isella. "Júpiter y sus lunas son un pequeño sistema planetario dentro de nuestro sistema solar, por ejemplo, y se cree que las lunas de Júpiter se formaron a partir de un disco circumplanetario cuando Júpiter era muy joven". 

Pero la mayoría de los modelos de formación de planetas muestran que los discos circumplanetarios desaparecen en unos 10 millones de años, lo que significa que los discos circumplanetarios no existen en nuestro sistema solar desde hace más de 4 mil millones de años. Para buscarlos en otra parte y reunir evidencia observacional para probar las teorías de la formación de planetas, Isella y sus colegas buscan sistemas estelares muy jóvenes donde puedan observar directamente los discos y los planetas que aún se forman dentro de ellos. En el nuevo estudio, Isella y sus colegas analizaron las observaciones hechas por ALMA en 2017. 

"Hay un puñado de planetas candidatos que se han detectado en discos, pero este es un campo muy nuevo, y todos aún se debaten", dijo Isella. "(PDS 70 b y PDS 70 c) están entre los más robustos porque ha habido observaciones independientes con diferentes instrumentos y técnicas". 

PDS 70 es una estrella enana de aproximadamente tres cuartos de la masa del sol. Sus dos planetas son de 5 a 10 veces más grandes que Júpiter, y el más interno, el PDS 70b, orbita alrededor de 1.800 millones de millas de la estrella, aproximadamente la distancia desde el sol hasta Urano. PDS 70 c está a mil millones de millas más lejos, en una órbita del tamaño de Neptuno. 

Radioastrónomos usando el telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array de Atacama en Chile han encontrado un disco de gas y polvo (izquierda) alrededor del exoplaneta PDS 70 c, un gigante de gas en formación que se ocultó en la imagen infrarroja de 2018 (derecha) Que primero reveló su planeta hermano, PDS 70 b. Crédito: A. Isella, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

PDS 70 b se reveló por primera vez en 2018 en imágenes de luz infrarroja de un instrumento de caza de planetas llamado ESFERA en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral. En junio, los astrónomos usaron otro instrumento del VLT llamado MUSE para observar una longitud de onda visible de la luz conocida como H-alfa, que se emite cuando el hidrógeno cae sobre una estrella o planeta y se ioniza. 

"H-alpha nos da más confianza de que estos son planetas porque sugiere que todavía están acumulando gas y polvo y creciendo", dijo Isella. 

Las observaciones de longitud de onda milimétrica de ALMA proporcionan aún más evidencia. 

"Es complementario a los datos ópticos y proporciona una confirmación completamente independiente de que hay algo allí", dijo. 

Isella dijo que la observación directa de planetas con discos circumplanetarios podría permitir a los astrónomos probar las teorías de la formación de planetas. 

"Hay mucho que no entendemos acerca de cómo se forman los planetas, y ahora finalmente tenemos los instrumentos para hacer observaciones directas y comenzar a responder preguntas sobre cómo se formó nuestro sistema solar y cómo podrían formarse otros planetas". 

Isella es profesora asistente de física y astronomía y ciencias de la Tierra, medioambientales y planetarias en Rice y co-investigadora en el proyecto CLEVER Planets, con sede en Rice y financiado por la NASA. 

Fuente: Universidad de Rice,