¿Cómo se comporta un planeta en formación?

Los planetas se forman al interior de discos protoplanetarios, estructuras de gas y polvo que giran alrededor de estrellas jóvenes.  Mientras estos planetas crecen, se transforma energía potencial gravitatoria en energía cinética y calor, lo que puede tener un gran impacto en el material de los alrededores, calentando e incluso expulsando gas y polvo.

En los últimos años distintos equipos han obtenido imágenes de discos protoplanetarios en los que se observa un “punto caliente” (candidatos que se pueden contar con los dedos de una mano), el que se piensa es un planeta en formación, sin embargo, es necesario entender mejor estas imágenes, y, en caso de que este punto corresponda efectivamente a un planeta, estudiar cómo está creciendo.

Un equipo de astrofísicos, en el que participa Jorge Cuadra, investigador asociado del Núcleo Milenio de Formación Planetaria, y Matías Montesinos, investigador postdoctoral del mismo centro, realizaron simulaciones computacionales de un disco protoplanetario con un planeta creciendo, para analizar qué tan rápido consume material este objeto y cuánta energía es liberada por este proceso, algo novedoso en este tipo de trabajo. Esta investigación fue publicada este mes en la prestigiosa revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, en un artículo liderado por Matías Gárate, quien fuera tesista de magíster con Cuadra y actualmente investigador postdoctoral del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania.

“Nuestro primer resultado importante es que la energía liberada no logra frenar el crecimiento del planeta, pero sí lo hace crecer más lentamente, ya que es más difícil para el planeta consumir gas caliente,  que tiende a escaparse”, explica Jorge Cuadra, quien también es académico del Departamento de Ciencias de la Facultad de Artes Liberales de la Universidad Adolfo Ibáñez.

El científico agrega que se descubrió que la liberación de energía hace que el planeta crezca en forma variable: a ratos más rápido, a ratos más lento.  En principio, este efecto se podría medir al hacer observaciones repetidas de un planeta creciendo, el que cambiaría su brillo de este modo.

La investigación se realizó utilizando el código computacional público FARGO, especialmente diseñado para simular discos protoplanetarios, el que el equipo modificó para poder calcular el crecimiento del planeta y la liberación de energía.

“Estos resultados son relevantes porque estamos tratando de entender los detalles del proceso de formación planetaria.  Hoy en día hay todavía muy pocas observaciones de este proceso, y tampoco son muy claras porque están bien al límite de lo que los telescopios pueden hacer.  Entonces los modelos computacionales nos ayudan a entender mejor qué debería estar pasando, y así interpretar bien las observaciones”, subraya Cuadra.

Sobre los próximos pasos de este estudio, Cuadra indica que lo inmediato es mejorar las simulaciones, por ejemplo pasando de dos dimensiones a tres, que es más realista pero complicado de simular.  “A más largo plazo, en este estudio estamos proponiendo cómo futuras observaciones de planetas creciendo nos pueden dar detalles de este proceso.  Estas observaciones no son posibles hoy en día, pero en el NPF estamos precisamente trabajando para desarrollar el observatorio Planet Formation Imager que sí será capaz de hacerlo”, cncluye.

Publicación científica

 

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