Misterioso patrón de sombras en el espacio revela una sorpresa inesperada
CC BY 4.0 / S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Disco protoplanetario de TW Hydrae.
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Las sombras resplandecientes en el polvo que se arremolina alrededor de una estrella recién nacida nos han dado una rara visión de cómo se pudo haber formado el Sistema Solar hace miles de millones de años.
La luz cambiante alrededor de la estrella llamada TW Hydrae sugiere que los discos gigantes de material que rodean la estrella están descentrados, orbitando con ángulos de inclinación ligeramente diferentes.
Las nuevas señales sugieren que hay tres de estos discos tambaleantes y que su alineación desviada sugiere la presencia de múltiples planetas bebé en formación, cuya fuerza de gravedad tira de los discos y los desvía.
TW Hydrae ha sido de especial interés para los científicos planetarios durante años. Sólo tiene unos 8 millones de años. Es una edad muy temprana para una estrella; el Sol, por ejemplo, tiene unos 4.600 millones de años. Es tan joven que aún no ha empezado a quemar hidrógeno en su núcleo.
La estrella todavía está ganando masa y contrayéndose a medida que lo hace, ya que la gravedad une a la estrella más estrechamente a medida que crece. Tiene aproximadamente el 60% de la masa del Sol, pero su radio es ligeramente mayor. De hecho, se cree que TW Hydrae se parece mucho al Sol cuando era un recién nacido.
"Nunca habíamos visto esto en un disco protoplanetario. Hace que el sistema sea mucho más complejo de lo que pensábamos en un principio", afirma el astrónomo John Debes, de Association of Universities for Research in Astronomy (AURA).
Cuando las estrellas se forman, absorben polvo y gas del espacio que las rodea. Este material se organiza en un disco que gira alrededor de la estrella, alimentándose de ella desde el borde interior. De este disco nacen los planetas. Los trozos de materia se aglutinan y forman cúmulos cada vez más grandes que chocan entre sí para dar nacimiento a planetas.
TW Hydrae está orientado de tal manera que podemos ver este disco protoplanetario de frente. Y dado que está a solo unos 200 años luz de distancia, tenemos asientos de primera fila para un sitio de construcción planetaria que parece muy similar a nuestro sistema doméstico, uno que podría ofrecer información sobre cómo nació el Sistema Solar.
Ya en 2017, los astrónomos que analizaban las imágenes del telescopio Hubble observaron una sombra que barría el disco de TW Hydrae, completando una rotación en el sentido de las agujas del reloj cada 16 años. En ese momento, pensaron que la sombra podría ser la evidencia de un planeta bebé invisible que se formó a partir de material en el disco y causó que partes del mismo orbitaran en planos ligeramente diferentes.
En 2021, los astrónomos volvieron a dirigir el Hubble hacia TW Hydrae para realizar más observaciones. Y aquí es donde las cosas se complicaron un poco.
Esta ilustración muestra una brecha en un disco protoplanetario de polvo y gas que gira alrededor de la cercana estrella enana roja TW Hydrae, que se encuentra a 176 años-luz de distancia en la constelación de Hydra, a veces llamada la Serpiente Marina.
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Sombra moviéndose en sentido antihorario alrededor de un disco de gas y polvo.
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© Foto : Debes et al. / Esquema del modelo para explicar la evolución de la sombra de una estrella.
Esquema del modelo para explicar la evolución de la sombra de una estrella. Hay dos anillos mutuamente inclinados entre 5-6 au y 6-7 au con inclinaciones ligeramente diferentes respecto al disco exterior como origen de las sombras observadas en 2021.
Esta ilustración muestra una brecha en un disco protoplanetario de polvo y gas que gira alrededor de la cercana estrella enana roja TW Hydrae, que se encuentra a 176 años-luz de distancia en la constelación de Hydra, a veces llamada la Serpiente Marina.
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Sombra moviéndose en sentido antihorario alrededor de un disco de gas y polvo.
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© Foto : Debes et al. / Esquema del modelo para explicar la evolución de la sombra de una estrella.
Esquema del modelo para explicar la evolución de la sombra de una estrella. Hay dos anillos mutuamente inclinados entre 5-6 au y 6-7 au con inclinaciones ligeramente diferentes respecto al disco exterior como origen de las sombras observadas en 2021.
"Cuando miré los datos por primera vez, pensé que algo había ido mal en la observación porque no era lo que esperaba. Al principio me quedé perplejo, y todos mis colaboradores decían: '¿qué está pasando?' Tuvimos que rascarnos la cabeza y tardamos un rato en encontrar una explicación", comenta Debes.
El equipo ideó algunas posibles soluciones y realizó un extenso modelado para ver si podían averiguar qué causaba el extraño cambio en la sombra. Los resultados mostraron que la explicación más probable es la presencia no de uno, sino de dos discos tambaleantes que proyectan sombras sobre el tercer disco exterior, lo que apunta a la presencia de un segundo planeta bebé.
"Los dos planetas tienen que estar bastante cerca el uno del otro", explica Debes. "Si uno de ellos se moviera mucho más rápido que el otro, se habría notado en observaciones anteriores. Es como dos coches de carreras que están cerca el uno del otro, pero uno adelanta y da la vuelta lentamente al otro".
De acuerdo con el estudio publicado en The Astrophysical Journal, a medida que los planetas orbitan, sus interacciones gravitatorias hacen que los discos se inclinen ligeramente entre sí, produciendo sombras que oscurecen las partes del disco más alejadas de la estrella, y la profundidad de las sombras sugiere inclinaciones orbitales de 5 a 7 grados respecto al disco exterior.
También se estima que el primer disco se encuentra a una distancia de entre cinco y seis unidades astronómicas de la TW Hydrae, mientras que el segundo está a entre seis y siete unidades. A modo de comparación, 5,2 unidades astronómicas separan a Júpiter del Sol. Por lo tanto, este sistema solar es bastante similar al nuestro.
Esto significa que TW Hydrae podría estar ofreciéndonos una ventana sobre cómo las inclinaciones orbitales del Sistema Solar llegaron a ser como son, deducen los expertos.
10 de enero 2023, 21:07 GMT
