Fomalhaut es una de las estrellas más brillantes del cielo nocturno y está a unos 25 años luz de distancia, lo que lo convierte en una galaxia susceptible de observaciones detalladas. También es una estrella joven, solo unos 440 millones de años.
A esa edad, estrellas como Fomalhaut están rodeadas de discos de escombros activos hechos de roca y polvo de colisiones entre planetesimales. Los exoplanetas se forman en estos discos, y uno de los temas candentes en la ciencia del exoplaneta se refiere a cómo se forman los planetas en estos discos circunstelares.
Encontrar exoplanetas en estos discos es desafiante. Los astrónomos usan pistas que se encuentran en la forma y la morfología de los discos para tratar de inferir la presencia de exoplanetas. El disco de Fomalhaut está deformado de manera inusual, y una nueva investigación sugiere que la deformación es causada por un planeta masivo que orbita la estrella.
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Dos documentos separados presentan nuevas observaciones de Fomalhaut y su disco. Uno es “Alma revela un gradiente de excentricidad en el disco de escombros de Fomalhaut,“Publicado en The Astrophysical Journal. El autor principal es Joshua Lovell, del Centro de Astrofísica de Harvard & Smithsonian.
El segundo artículo es “Los datos de ALMA de alta resolución del disco de escombros de Fomalhaut confirman la variación del ancho de la apsidal“Publicado en Las cartas de la revista astrofísica. El autor principal es Jay Chittidi, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Johns Hopkins.
“La proximidad de Fomalhaut permite que las observaciones resuelvan su estructura a una resolución más alta que otros sistemas, lo que continúa convirtiéndolo en un objetivo ideal para explorar la evolución temprana de los sistemas planetarios”, escriben Chittidi et al.
El principal descubrimiento es que el disco de escombros de Fomalhaut es excéntrico, pero su excentricidad no es fija. En cambio, la excentricidad cambia dependiendo de la distancia de la estrella.
Tiene lo que los investigadores llaman un “gradiente de excentricidad negativa”. Eso significa que cuanto más parte del disco es de la estrella, menos excéntrica es.
“Nuestras observaciones muestran, por primera vez, que la excentricidad del disco no es constante”, dijo el autor principal de uno de los documentos, Joshua Bennett Lovell, miembro de la matriz submilimétrica con el Centro de Astrofísica de Harvard-Smithsonian.
“Se cae constantemente con la distancia, un hallazgo que nunca antes se había demostrado de manera concluyente en ningún disco de escombros”.
En el segundo artículo, los autores escriben “Usamos perfiles radiales para medir el disco en el ANSAE y descubren que el lado sureste (SE) del disco es 4 UA más ancho que el lado noroeste (NW) como lo observó Alma”.
La pregunta es, ¿qué causa esto?
Los planetas están teorizados para crear este tipo de discos, aunque todavía no se ha observado ninguno. Los investigadores trabajaron para adaptarse a un modelo a los datos y descubrieron que los planetas ocultos en los anillos pueden alterar los discos en un gradiente de excentricidad negativa.
“Dado que la inferencia de un gradiente de excentricidad en el disco de Fomalhaut tiene implicaciones importantes para la presencia y las propiedades orbitales de un planeta interno que interactúa con el disco, luego investigamos las propiedades del planeta plausible con esta interpretación”, escriben Lovell y sus co-investigación en el primer artículo.
Las observaciones con el JWST colocan algunas limitaciones en la masa y la órbita del Exoplanet.
“Quizás más importante para restringir las propiedades planetarias son las observaciones de JWST Miri”, escribe Lovell y sus coautores.
“En estos, se presenta la primera evidencia de un” cinturón intermedio “, que tiene bordes internos y externos de 83 Au y 104 Au, respectivamente”.
En el artículo de Lovell, los autores lo reducen a posibles escenarios de exoplaneta.
“Un escenario describe un planeta 109-115 AU que ha despejado el material directamente hasta el borde interno del” cinturón principal “de Fomalhaut (según lo tomado por Alma)”, escriben los autores.
El segundo escenario involucra un planeta más cercano entre 70 y 75 Au “interior al ‘cinturón intermedio’ de imágenes JWST”.
El modelado también muestra que el disco de Fomalhaut probablemente era excéntrico para empezar, y que un planeta es responsable de esculpir la morfología del disco.
“Estos hallazgos pueden sugerir que las interacciones Planet-Disk son las principales responsables de esculpir la morfología del disco (es decir, sus bordes internos y las observaciones de JWST, las brechas en el disco), pero no su excentricidad, y por lo tanto el anillo excéntrico de Fomalhaut fue el excéntrico nacido plausiblemente”, explica Lovell y su co-autors in su conclusión.
La excentricidad no es la única característica que despierta la curiosidad de los investigadores. Existen diferentes características de brillo, así como diferentes subestructuras en los anillos.
En un comunicado de prensa, el autor principal del segundo artículo, Jay Chittidi, dijo: “En pocas palabras: no pudimos encontrar un modelo con una excentricidad fija que pueda explicar estas características peculiares en el disco de Fomalhaut. Comparando los modelos antiguos y nuevos, ahora podemos interpretar mejor este disco y reconstruir la historia y el estado actual de este sistema dinámico”.
Desafortunadamente, los astrónomos actualmente no tienen forma de detectar el planeta directamente, si está allí.
“En ambos casos, la masa de planeta implícita y los rangos de eje semimajor están por debajo de los umbrales de sensibilidad para los métodos de detección del planeta existentes”, afirma el papel de Lovell.
El modelo que Lowell et al. Desarrollado puede ser probado por las observaciones de Alma de otros discos excéntricos. A medida que mejoran las observaciones y los métodos de detección, existe la posibilidad tentadora de volver a visitar fomalhaut y verificar la existencia del planeta y el modelo que lo predijo.
“¡Y espero que encontremos nuevas pistas que nos ayuden a descubrir ese planeta!” dijo Lovell.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.