Es posible que los astrónomos hayan descubierto una manera de pesar planetas recién nacidos en otros sistemas solares, no con una báscula, sino con polvo.
Las estrellas jóvenes circundantes suelen ser remolinos de polvo y gases cósmicos que crean las condiciones perfectas para que se formen nuevos planetas. Mirar a través de esos materiales cósmicos no siempre es fácil, e incluso los telescopios avanzados pueden tener dificultades para capturar imágenes de lo que habita dentro del polvo cósmico.
Si bien los astrónomos pueden obtener pistas sobre posibles planetas que orbitan alrededor de estas nuevas estrellas, todavía es difícil interpretar cuáles pueden ser esas pistas, hasta ahora. Investigadores de la Universidad de Warwick, el MIT y la Universidad McMaster pueden haber desarrollado un nuevo método para estimar la masa de algunos planetas recién nacidos.
“Estos anillos brillantes no son sólo estructuras hermosas, son esencialmente huellas dactilares planetarias”, dijo la autora principal Amena Faruqi, Ph.D. estudiante del Grupo de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Warwick, en un comunicado de prensa.
Los nuevos hallazgos han sido publicados en The Astrophysical Journal.
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Descifrando los anillos de polvo cósmico
Imágenes de simulación que muestran cómo triplicar la masa del planeta cambia la posición del anillo de polvo. La posición del anillo se puede utilizar para determinar la masa del planeta que lo causa.
(Crédito de la imagen: Amena Faruqi / Universidad de Warwick)
Gracias a telescopios avanzados como ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), sabemos que los materiales que se arremolinan alrededor de las estrellas recién nacidas, también conocidos como discos protoplanetarios, parecen contener estructuras en forma de anillos. Estos anillos, según el estudio, a menudo se han considerado pistas cósmicas sobre los planetas que orbitan dentro de discos protoplanetarios.
“Hace mucho que entendemos que los anillos podrían crearse a partir de polvo concentrado que se acumula más allá de la órbita de planetas jóvenes incrustados, pero hasta ahora no hemos podido vincular las características de estos anillos con las masas de los planetas”, dijo Faruqi en un comunicado.
Predecir la masa planetaria con matemáticas y polvo
Para estimar las masas del planeta recién nacido, el equipo de investigación utilizó un modelo informático para ver cómo la masa de un planeta daba forma a los anillos de polvo que lo rodeaban. A partir de los modelos, el equipo descubrió que el ancho del anillo, la ubicación del punto más brillante y la cantidad de polvo eran signos de un planeta.
A partir de ahí, el equipo utilizó una relación matemática simple entre la masa del planeta y la ubicación del punto más brillante del anillo. Este método, según el estudio, funciona independientemente de la longitud de onda observada o de las propiedades del polvo.
“Al leer ‘entre los anillos’, ahora hemos encontrado una manera de reconstruir las masas de los planetas que crean los anillos, incluso cuando esos planetas son demasiado débiles o demasiado incrustados para observarlos directamente”, dijo Faruqi.
Aplicación del método a sistemas solares distantes
El equipo probó este enfoque matemático en PDS 70, un sistema estelar en el que un telescopio ha fotografiado directamente planetas dentro de su disco protoplanetario. Utilizando un enfoque matemático, los investigadores recuperaron la masa del planeta PDS 70C, que coincide con estimaciones de masa independientes.
“Uno de los puntos fuertes de este trabajo es que no se queda en el ámbito de la teoría: hemos podido tomar estos resultados de simulación y aplicarlos directamente a sistemas reales observados. El uso del sistema PDS 70 como laboratorio de observación en particular permitió una verificación real del enfoque, lo que nos da la confianza de que estos métodos están realmente listos para ser aplicados ampliamente lo antes posible”, dijo en el comunicado de prensa el coautor del estudio Jessic Speedie del MIT.
El equipo también aplicó el método a cinco discos observados recientemente por el estudio exoALMA para ayudar a predecir las posibles masas de los planetas que pueden residir en los discos. La información obtenida con este nuevo método podría ayudarnos a comprender mejor el universo y, más concretamente, nuestro propio Sistema Solar.
“Este trabajo brinda a los observadores un nuevo conjunto de herramientas prácticas para conectar lo que vemos en los anillos de polvo directamente con las masas de los planetas que los crean. Lo que más me emociona es el momento. Con ALMA entregando imágenes de discos cada vez más detalladas y futuras instalaciones en el horizonte, nunca ha habido un mejor momento para desarrollar estos métodos”, concluyó en el comunicado de prensa la coautora Farzana Meru de la Universidad de Warwick.
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