Estudiando la evolución temporal de los discos en los que se forman los planetas

Un grupo de científicos del NPF investigó las escalas de tiempo de vida de discos protoplanetarios en sistemas estelares triples.

Un resultado común de la formación estelar es que la mayoría de las estrellas se crean como parte de sistemas estelares múltiples. Sabemos también que la formación de discos protoplanetarios es un subproducto natural de la formación estelar y, por lo tanto, es esperable encontrar discos protoplanetarios en sistemas estelares múltiples.

Se estima que las escalas de tiempo de vida de discos en sistemas estelares múltiples podrían ser más cortas que las de discos circumestelares, ya que se encuentran en un ambiente más hostil, en el que la irradiación y fotoevaporación (es decir, la interacción de la estrella con el material del disco más cercano a ésta) por parte de las estrellas del sistema pueden ser más extremas que en discos alrededor de una única estrella. Sin embargo, hasta ahora no había un estudio teórico que cuantificara estas escalas de tiempo de vida para discos en sistemas estelares triples.

Una reciente investigación liderada por María Paula Ronco, investigadora postdoctoral del Núcleo Milenio de Formación Planetaria (NPF), estudió la evolución temporal de discos en sistemas estelares jerárquicos triples (ver la imagen que ilustra la nota), en los que el disco se encuentra alrededor de un sistema estelar binario y que, además, presenta una compañera estelar externa. En esta configuración, el disco se ve afectado por los torques (la capacidad de una fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto) que le producen el sistema binario interno y  el sistema formado por la binaria interna en conjunto con la estrella externa, que  generan una cavidad por dentro y que lo truncan por fuera, respectivamente, y por procesos disipativos como la fotoevaporación (el efecto de “disolución” del disco que provocan el continuo “bombardeo” con fotones de alta energía en la vecindad de la estrella en formación) y acreción viscosa  (el proceso por el cual masa del disco, por una suerte de “fricción” con el resto del disco va acercándose a la estrella hasta que la estrella “adquiere” esta masa).

En la investigación, publicada en la prestigiosa revista científica Astrophysical Journal, también participó el investigador adjunto del NPF Octavio Guilera, el investigador asociado Jorge Cuadra, el estudiante de doctorado Camilo Fontecilla, y la directora del centro, Amelia Bayo.

Para estudiar y poder estimar las escalas de tiempo de vida de discos protoplanetarios en sistemas estelares jerárquicos triples, los investigadores desarrollaron un modelo que computa o determina cómo es la estructura del disco y su evolución temporal. “Realizamos simulaciones numéricas variando algunos parámetros del disco, como su masa y viscosidad, y del sistema estelar triple como las masas de las estrellas y sus separaciones. Además, aplicamos el modelo al sistema estelar jerárquico cuádruple HD 98800, que está formado por dos sistemas estelares binarios A y B que se orbitan entre sí, uno de los cuales, el sistema B, posee un disco circumbinario a su alrededor”, indica Paula Ronco.

“El disco en este sistema es intrigante porque es un disco viejo, que se cree tiene unos 10 millones de años (cuando normalmente los discos protoplanetarios se disipan / desaparecen en menos de 5 millones de años) y que, además, podría aún tener grandes cantidades de gas, lo que lo hace el escenario perfecto para aplicar nuestro modelo, e intentar entender el porqué y cómo ha logrado sobrevivir por tanto tiempo. Si bien HD 98800 es un sistema estelar cuádruple (y no triple como nuestro modelo), se puede aproximar al sistema binario externo, llamado sistema A, como si estuviera formado por una única estrella”, agrega la astrofísica.

El resultado más importante que el equipo encontró desde sus simulaciones es que, a pesar de los mecanismos que hacen que el disco pierda masa, ya sea por acreción viscosa o fotoevaporación, los discos en sistemas triples son capaces de durar por varios millones de años, aún más que sus análogos circumestelares bajo ciertas circunstancias, lo que es favorable para la formación planetaria. “Por otro lado, con nuestro modelo logramos explicar la edad de HD 98800 B, su masa observada y la falta de disco alrededor del sistema binario A que probablemente se fotoevaporó más rápido”, destaca Octavio Guilera, quien también es investigador Adjunto de Conicet.

Los siguientes pasos de la investigación, indica Ronco, consisten en estudiar de manera simultánea el disco de gas con el disco de sólidos de polvo para evaluar cuál es el destino de esta componente, fundamental para la formación planetaria.

Link a la publicación científica.

 

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