No por ser muchos todo se alinea: Investigación concluye que los discos protoplanetarios ortogonales son más comunes de los que se creía

El estudio, liderado por un investigador del NPF, investigó discos alrededor de sistemas estelares binarios y cómo evolucionan los planetas que se forman en estos discos.

Un sistema binario es aquel que está compuesto por dos objetos que orbitan un punto común en el espacio, conocido como centro de masas. Los planetas alrededor de estrellas binarias siempre han recibido cierta atención por ser enigmáticos y exóticos. Sin ir más lejos, el planeta Tatooine de la Guerra de la Galaxias es un planeta circumbinario que orbita alrededor de dos estrellas.

Hace algún tiempo los científicos estudian el movimiento de los astros alrededor de este tipo de sistemas. Dado el proceso de formación en un disco que rodea a la estrella, se piensa que la binaria y este disco giran en el mismo plano. Sin embargo, recientemente se descubrió que algunos discos pueden orientarse de manera ortogonal: formando un ángulo de 90º respecto al plano de la binaria.

Este tipo de discos, conocidos como circumbinarios polarares, fueron estudiados por dos astrónomos, Nicolás Cuello, investigador postdoctoral del Núcleo Milenio de Formación Planetaria, y Cristian Giuppone, investigador del CONICET y profesor de la Universidad Nacional de Córdoba. Ambos concluyeron, en base a simulaciones hidrodinámicas, que son más comunes de lo que se pensaba. Esta investigación fue publicada en la última edición de la revista científica Astronomy and Astrophysics (A&A).

“Se requieren unas condiciones algo peculiares para formar discos circumbinarios polares pero es un proceso que puede ocurrir en el Universo. Además, se espera que estos discos protoplanetarios luego formen planetas (como su nombre bien lo indica). Por lo tanto, con mi colaborador y amigo Cristian Giuppone, decidimos explorar si los planetas circumbinarios polares –también llamados Tatooines Polares– pueden existir y dónde deberíamos buscarlos”, cuenta el astrofísico, quien también es investigador postdoctoral FONDECYT  del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

Para obtener los resultados, Cuello cuenta que se usaron simulaciones hidrodinámicas -las que emulan cómo se comportan los fluidos que componen el disco- de discos alrededor de binarias estelares, lo que les permitió entender bajo qué condiciones ocurre el alineamiento polar. Luego, suponiendo que se forma un planeta en el disco circumbinario polar, calcularon cómo evoluciona y si puede sobrevivir durante varios millones de años. Así, identificaron cuáles son las regiones de estabilidad para los Tatooines Polares alrededor de una gran variedad de binarias estelares.

“Un dato interesante es que hace tan sólo unos meses se descubrió el primer disco circumbinario polar con alto contenido de gas en el sistema HD 98800. Por lo tanto, ¡estos discos exóticos existen! Sin embargo, para que se puedan formar planetas y mantenerse en órbita alrededor de la binaria, encontramos que la excentricidad de la binaria, la que mide cuán ovalada es la órbita con respecto a un círculo, no debe ser demasiado alta (e<0.4, siendo e=0 un círculo)”, explica Cuello.

Además, los investigadores descubrieron que cuando los Tatooines Polares son planetas gigantes, la órbita de la binaria precesa, es decir, gira.

“Nuestros resultados sugieren que deberíamos buscar Tatooines Polares alrededor de sistemas binarios donde le excentricidad sea moderada (e~0.4) y las dos estrellas tengan, aproximadamente, la misma masa. Estos planetas son extremadamente difíciles de observar pero esperamos que los telescopios de última generación (como TESS, por ejemplo, el que busca exoplanetas mediante el método de tránsito) pronto los puedan detectar por primera vez”, indica Cuello.

Sobre los próximos pasos de la investigación, los astrofísicos desean conectar la evolución del disco circumbinario polar con la formación de los Tatooines Polares. Además, planean estudiar la evolución de los sistemas planetarios circumbinarios polares (en vez de sólo un planeta), un campo inexplorado hasta ahora.

“Aunque tengamos algunas pistas, todavía desconocemos por completo cómo y dónde se forman estos planetas. Estableciendo una analogía entre la vida del disco y la vida humana, podemos decir que sabemos cómo se comportan los discos cuando son bebés/niños y luego cuando son adultos. Sin embargo, la adolescencia de los discos es un período que permanece nebuloso y lleno de dudas”, finaliza el científico.

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