JWST revela las fuerzas que dan forma a los discos protoplanetarios
Por: Universidad de Arizona.
04 de octubre de 2024
Esta impresión artística de un disco de formación planetaria que rodea a una estrella joven muestra un remolino de gas caliente y polvo a partir del cual se forman los planetas. Crédito de la imagen: Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
Cada segundo nacen más de 3000 estrellas en el Universo visible. Muchas están rodeadas por lo que los astrónomos llaman un disco protoplanetario, un remolino de gas y polvo caliente a partir del cual se forman los planetas. Sin embargo, todavía no se comprenden bien los procesos exactos que dan origen a las estrellas y a los sistemas planetarios. Un equipo de astrónomos dirigido por investigadores de la Universidad de Arizona ha utilizado el telescopio espacial James Webb de la NASA para obtener algunos de los datos más detallados sobre las fuerzas que dan forma a los discos protoplanetarios.
Las observaciones ofrecen una visión de cómo podría haber sido nuestro Sistema Solar hace 4600 millones de años, en concreto, el equipo logró rastrear con un detalle sin precedentes los llamados vientos de disco, que son corrientes de gas que salen del disco de formación planetaria hacia el espacio. Impulsados en gran medida por campos magnéticos, estos vientos pueden viajar decenas de kilómetros en tan solo un segundo.
Según la autora principal del artículo, Ilaria Pascucci, profesora del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Alberta, uno de los procesos más importantes que ocurren en un disco protoplanetario es que las estrellas se comen la materia del disco que las rodea, lo que se conoce como acreción. “La forma en que una estrella acumula masa tiene una gran influencia en la evolución del disco que la rodea a lo largo del tiempo, incluida la forma en que se forman los planetas más adelante. Aún no se han entendido las formas específicas en que esto sucede, pero creemos que los vientos impulsados por los campos magnéticos en la mayor parte de la superficie del disco podrían desempeñar un papel muy importante”, dijo Pascucci.
Las estrellas jóvenes crecen absorbiendo gas del disco que gira a su alrededor, pero para que esto ocurra, el gas debe primero perder parte de su inercia. De lo contrario, el gas orbitaría constantemente alrededor de la estrella y nunca caería sobre ella. Los astrofísicos llaman a este proceso “pérdida de momento angular”, pero no se sabe exactamente cómo ocurre.
Para que se produzca la acreción, el gas que se encuentra a lo largo del disco debe perder momento angular, pero los astrofísicos no se ponen de acuerdo sobre cómo sucede exactamente esto. En los últimos años, los vientos del disco han surgido como actores importantes que canalizan parte del gas de la superficie del disco (y con él, el momento angular), lo que permite que el gas sobrante se desplace hacia el interior y, en última instancia, caiga sobre la estrella.
Mientras que el material en el borde interior del disco es empujado hacia afuera por el campo magnético de la estrella en lo que se conoce como viento X , las partes externas del disco son erosionadas por la intensa luz de las estrellas, lo que resulta en los llamados vientos térmicos, que soplan a velocidades mucho más lentas. “Para distinguir entre el viento impulsado por el campo magnético, el viento térmico y el viento X, realmente necesitábamos la alta sensibilidad y resolución del JWST”, dijo Tracy Beck, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial de la NASA.
A diferencia del viento X, que se concentra en un área muy estrecha, los vientos observados en el presente estudio se originan en una región más amplia que incluiría los planetas rocosos interiores de nuestro Sistema Solar, aproximadamente entre la Tierra y Marte. Estos vientos también se extienden más allá del disco que los vientos térmicos y alcanzan distancias cientos de veces mayores que la distancia entre la Tierra y el Sol.
“Nuestras observaciones sugieren fuertemente que hemos obtenido las primeras imágenes de los vientos que pueden eliminar el momento angular y resolver el antiguo problema de cómo se forman las estrellas y los sistemas planetarios “, dijo Pascucci. Al ajustar los detectores del JWST a moléculas específicas en determinados estados de transición, el equipo pudo rastrear varias capas de vientos.
Las observaciones revelaron una intrincada estructura tridimensional de un chorro central, anidado dentro de una envoltura cónica de vientos que se originan a distancias de disco cada vez mayores, similar a la estructura en capas de una cebolla. Un nuevo hallazgo importante, según los investigadores, fue la detección consistente de un agujero central pronunciado dentro de los conos, formado por vientos moleculares en cada uno de los cuatro discos.
Fuente:
https://phys.org/news/2024-10-webb-reveals-protoplanetary-disks.html