Nota de prensa

Nuevas observaciones muestran discos de formación planetaria destrozados por sus tres estrellas centrales

3 de Septiembre de 2020

Un equipo de astrónomos ha identificado la primera evidencia directa de que los grupos de estrellas pueden destrozar sus discos de formación de planetas, dejándolos deformados y con sus anillos inclinados. Esta nueva investigación sugiere que los planetas exóticos, no muy diferentes al Tatooine de Star Wars, pueden formarse en estos anillos inclinados de discos torcidos alrededor de múltiples estrellas. Los resultados pudieron obtenerse gracias a las observaciones realizadas con el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Nuestro Sistema Solar es sorprendentemente aplanado, con todos los planetas orbitando en el mismo plano. Pero este no siempre es el caso, especialmente para los discos que forman planetas alrededor de múltiples estrellas, como el objeto del nuevo estudio: GW Orionis. Este sistema, situado a poco más de 1300 años luz de distancia, en la constelación de Orión, tiene tres estrellas y un disco deformado y desgarrado que las rodea.

“Nuestras imágenes revelan un caso extremo en el que el disco no es plano en absoluto, sino que está deformado y tiene un anillo desalineado que se ha separado del disco”, afirma Stefan Kraus, profesor de astrofísica en la Universidad de Exeter del Reino Unido, quien dirigió la investigación publicada hoy en la revista Science. El anillo desalineado se encuentra en la parte interna del disco, cerca de las tres estrellas.

La nueva investigación también revela que este anillo interior contiene 30 masas terrestres de polvo, lo que podría ser suficiente para formar planetas. Alexander Kreplin, miembro del equipo de la Universidad de Exeter, asevera que “Cualquier planeta formado dentro del anillo desalineado orbitará a la estrella en órbitas altamente oblicuas. Predecimos que se van a descubrir muchos planetas en órbitas oblicuas con una amplia separación en futuras campañas de búsqueda de planetas a través de la obtención de imágenes con herramientas como, por ejemplo, el ELT”, refiriéndose al Telescopio Extremadamente Grande de ESO, que está previsto que comience a operar a lo largo de esta década. Dado que más de la mitad de las estrellas nacen con una o más compañeras, esto plantea una perspectiva emocionante: podría haber una población desconocida de exoplanetas que orbitan en torno a sus estrellas en órbitas muy inclinadas y distantes.

Para llegar a estas conclusiones, el equipo observó a GW Orionis durante más de 11 años. A partir de 2008, utilizaron los instrumentos AMBER y, más tarde, GRAVITY, instalados en el Interferómetro VLT de ESO, en Chile, que combina la luz de diferentes telescopios VLT para estudiar la danza gravitacional de las tres estrellas del sistema y mapear sus órbitas. “Descubrimos que las tres estrellas no orbitan en el mismo plano, sino que sus órbitas están desalineadas entre sí y con respecto al disco”, declara Alison Young, de las Universidades de Exeter y Leicester y miembro del equipo.

También observaron el sistema con el instrumento SPHERE, instalado en el VLT de ESO, y con ALMA, del que ESO es socio, y fueron capaces de obtener imágenes del anillo interior y confirmar su desalineación. El instrumento SPHERE de ESO también les permitió ver, por primera vez, la sombra que este anillo proyecta sobre el resto del disco. Esto les ayudó a averiguar la forma tridimensional del anillo y del conjunto del disco.

El equipo internacional, que incluye investigadores del Reino Unido, Bélgica, Chile, Francia y Estados Unidos, combinó sus precisas observaciones con simulaciones informáticas para entender lo que había sucedido en el sistema. Por primera vez, fueron capaces de vincular claramente las desalineaciones observadas con el teórico “efecto de desgarro de disco”, lo que sugiere que el tirón gravitacional de estrellas en diferentes planos que entran en conflicto puede deformar y romper sus discos.

Sus simulaciones mostraron que la desalineación en las órbitas de las tres estrellas podría hacer que el disco a su alrededor se rompa en anillos distintos, que es exactamente lo que ven en sus observaciones. La forma observada del anillo interno también coincide con las predicciones de simulaciones numéricas sobre cómo se rompería el disco.

Curiosamente, otro equipo que estudió el mismo sistema usando ALMA cree que se necesita otro ingrediente para entender el sistema. “Creemos que la presencia de un planeta entre estos anillos es necesaria para explicar por qué se destrozó el disco”, afirma Jiaqing Bi, de la Universidad de Victoria, en Canadá, quien dirigió un estudio de GW Orionis publicado en The Astrophysical Journal Letters en mayo de este año. Su equipo identificó tres anillos de polvo en las observaciones de ALMA, siendo el anillo más externo el más grande jamás observado en discos de formación de planetas.

Futuras observaciones con el ELT de ESO y otros telescopios pueden ayudar a los astrónomos a desentrañar completamente la naturaleza de GW Orionis y revelar la presencia de planetas jóvenes formándose alrededor de sus tres estrellas.

Información adicional

Este trabajo de investigación se presenta en el artículo científico “A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing”, publicado en la revista Science.

El equipo está formado por Stefan Kraus (Universidad de Exeter, Escuela de Física & Astronomía, Reino Unido [Exeter]); Alexander Kreplin (Exeter); Alison K. Young (Exeter y Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Leicester, Reino Unido); Matthew R. Bate (Exeter); John D. Monnier (Universidad de Michigan, EE.UU. [Michigan]); Tim J. Harries (Exeter); Henning Avenhaus (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania); Jacques Kluska (Exeter e Instituto de Astronomía, KU Leuven, Bélgica [KU Leuven]); Anna S. E. Laws (Exeter); Evan A. Rich (Michigan); Matthew Willson (Exeter y Universidad Estatal de Georgia, EE.UU.); Alicia N. Aarnio (Universidad de Greensboro de Carolina del Norte, EE.UU.); Fred C. Adams (Michigan); Sean M. Andrews (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, EE.UU. [CfA]); Narsireddy Anugu (Exeter, Michigan y Observatorio Steward, Universidad de Arizona, EE.UU.); Jaehan Bae (Michigan e Institución Carnegie para la Ciencia, Washington, EE.UU.); Theo ten Brummelaar (Conjunto CHARA de la Universidad Estatal de Georgia, California, EE.UU.); Nuria Calvet (Michigan); Michel Cure (Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Chile); Claire L. Davies (Exeter); Jacob Ennis (Michigan); Catherine Espaillat (Michigan y Universidad de Boston, EE.UU.); Tyler Gardner (Michigan); Lee Hartmann (Michigan); Sasha Hinkley (Exeter); Aaron Labdon (Exeter); Cyprien Lanthermann (KU Leuven); Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan y Universidad Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Francia); Gail H. Schaefer (CHARA); Benjamin R. Setterholm (Michigan); David Wilner (CfA); y Zhaohuan Zhu (Universidad de Nevada, EE.UU.).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con dieciséis países miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con Chile, país anfitrión, y Australia como aliado estratégico. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), el más avanzado del mundo, así como dos telescopios de rastreo: VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía), que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. También en Paranal, ESO albergará y operará el CTA Sur (Cherenkov Telescope Array South), el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. ESO también es socio de dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Finalmente, en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

El conjunto ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Consejo Nacional de Ciencias de Taiwán (NSC, National Science Council), y por el NINS en cooperación con la Academia Sínica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute). La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc.(AUI), en América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, National Astronomical Observatory of Japan) en Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

• Artículo científico
• Modelo 3D interactivo de la estructura del disco y de la órbita estelar del sistema triple GW Orionis derivado de las observaciones (abrir con Acrobat Reader para ver correctamente los elementos interactivos)
• Fotos del VLT

Contactos

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Associate Professor in Astrophysics, University of Exeter
Exeter, UK
Teléfono: +44 1392 724125
Correo electrónico: S.Kraus@exeter.ac.uk

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Postdoctoral Research Fellow, University of Exeter
Exeter, UK
Teléfono: +44 1392 725571
Correo electrónico: A.Kreplin@exeter.ac.uk

Alison Young
Postdoctoral Research Associate, University of Leicester
Leicester, UK
Teléfono: +44 116 3736281
Correo electrónico: alison.young@leicester.ac.uk

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso2014.