Hubble sigue el juego de sombras alrededor del disco de formación de planetas
La joven estrella TW Hydrae está jugando a las 'sombras marionetas' con los científicos
En 2017, los astrónomos informaron haber descubierto una sombra que se deslizaba por la cara de un vasto disco de gas y polvo en forma de panqueque que rodeaba a la estrella enana roja TW Hydrae. La sombra no es de un planeta, sino de un disco interior ligeramente inclinado en relación con el disco exterior mucho más grande, lo que hace que proyecte una sombra. Una explicación es que la gravedad de un planeta invisible está atrayendo polvo y gas a su órbita inclinada. Ahora, una segunda sombra, jugando a las escondidas, ha surgido en solo unos pocos años entre las observaciones almacenadas en el archivo MAST del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA. Esto podría ser de otro disco ubicado dentro del sistema. Los dos discos son evidencia probable de un par de planetas en construcción.
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| Esta ilustración se basa en imágenes del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA de un disco de gas y polvo que rodea a la joven estrella TW Hydrae. Las fotos del Hubble muestran sombras recorriendo los discos que rodean el sistema. La interpretación es que estas sombras provienen de discos internos ligeramente inclinados que impiden que la luz de las estrellas llegue al disco externo y, por lo tanto, proyectan una sombra. Los discos están ligeramente inclinados entre sí debido a la atracción gravitacional de los planetas invisibles que deforman la estructura del disco. |
TW Hydrae tiene menos de 10 millones de años y reside a unos 200 años luz de distancia. En su infancia, hace unos 4600 millones de años, nuestro Sistema Solar puede haberse parecido al sistema TW Hydrae. Debido a que el sistema TW Hydrae está inclinado casi de frente como se ve desde la Tierra, es un objetivo óptimo para obtener una vista de pájaro de un patio de construcción planetario.
La segunda sombra se descubrió en observaciones obtenidas el 6 de junio de 2021, como parte de un programa de varios años diseñado para rastrear las sombras en los discos circunestelares. John Debes de AURA/STScI para la Agencia Espacial Europea en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland, comparó estas últimas observaciones del disco TW Hydrae con las observaciones del Hubble realizadas hace varios años.
"Descubrimos que la sombra había hecho algo completamente diferente", dijo Debes, investigador principal y autor principal del estudio publicado en The Astrophysical Journal. “Cuando miré los datos por primera vez, pensé que algo había salido mal con la observación porque no era lo que esperaba. Estaba desconcertado al principio, y todos mis colaboradores decían: ¿qué está pasando? Realmente tuvimos que rascarnos la cabeza y nos tomó un tiempo encontrar una explicación".
“Inventamos una teoría de lo que podría estar causando las sombras cambiantes”, agregó Rebecca Nealon, miembro del equipo científico de la Universidad de Warwick en el Reino Unido. “Pero para probar esto, tuvimos que ejecutar modelos sofisticados en los que variamos la cantidad de discos y sus orientaciones para intentar reproducir las observaciones del Hubble”.
La mejor solución que se le ocurrió al equipo es que hay dos discos desalineados que proyectan sombras. Estaban tan cerca el uno del otro en la observación anterior que se les pasó por alto. Con el tiempo, ahora se han separado y dividido en dos sombras. “Realmente nunca habíamos visto esto antes en un disco protoplanetario. Hace que el sistema sea mucho más complejo de lo que pensábamos originalmente”, dijo Debes.
La explicación más simple es que los discos desalineados probablemente sean causados por la atracción gravitacional de dos planetas en planos orbitales ligeramente diferentes. Hubble está armando una visión holística de la arquitectura del sistema.
Los discos pueden ser sustitutos de los planetas que se superponen mientras giran alrededor de la estrella. Es como hacer girar dos discos de vinilo a velocidades ligeramente diferentes. A veces, las etiquetas coinciden, pero luego una se adelanta a la otra.
“Sugiere que los dos planetas tienen que estar bastante cerca uno del otro. Si uno se movía mucho más rápido que el otro, esto se habría notado en observaciones anteriores. Es como dos autos de carreras que están cerca el uno del otro, pero uno adelanta lentamente y le da una vuelta al otro”, dijo Debes.
Los planetas sospechosos están ubicados en una región aproximadamente a la distancia de Júpiter de nuestro Sol. Y las sombras completan una rotación alrededor de la estrella cada 15 años, el período orbital que se esperaría a esa distancia de la estrella.
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| Las imágenes de comparación del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, tomadas con varios años de diferencia, han descubierto dos sombras espeluznantes que se mueven en sentido contrario a las agujas del reloj a través de un disco de gas y polvo que rodea a la joven estrella TW Hydrae. Los discos están inclinados de frente como se ven desde la Tierra, lo que les da a los astrónomos una vista panorámica de lo que sucede alrededor de la estrella. La imagen de la izquierda, tomada en 2016, muestra solo una sombra [A] en la posición de las 11 en punto. Esta sombra es proyectada por un disco interior que está ligeramente inclinado con respecto al disco exterior y bloquea la luz de las estrellas. La imagen de la izquierda muestra una segunda sombra que surgió de otro disco anidado en la posición de las 7 en punto, como se fotografió en 2021. Lo que originalmente era el disco interno está marcado [B] en esta vista posterior. Las sombras giran alrededor de la estrella a diferentes velocidades, como la manecilla de un reloj. Son evidencia de dos planetas invisibles que han atraído polvo a sus órbitas. Esto los hace ligeramente inclinados entre sí. Esta es una foto de luz visible tomada con el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial. Se ha añadido color artificial para realzar los detalles. [Descripción de la imagen: esta imagen del telescopio espacial Hubble muestra dos círculos uno al lado del otro que son fotos, tomadas en 2016 y 2021, de discos anidados de gas y polvo que rodean la estrella TW Hydrae. La vista está mirando hacia abajo en la parte superior de los discos. En la imagen de la izquierda se puede ver una sombra en la posición de las 11 en punto. Una imagen posterior, a la derecha, muestra dos sombras en las posiciones de las 11 y las 7 en punto. Esta es evidencia de dos discos anidados que están inclinados en diferentes ángulos.] Crédito: NASA, ESA, J. Debes STScI |
Además, estos dos discos interiores están inclinados entre cinco y siete grados con respecto al plano del disco exterior. Esto es comparable al rango de inclinaciones orbitales dentro de nuestro Sistema Solar. “Esto está en línea con la arquitectura típica del estilo del Sistema Solar”, dijo Debes.
El disco exterior sobre el que caen las sombras puede extenderse hasta varias veces el radio del cinturón de Kuiper de nuestro Sistema Solar. Este disco más grande tiene una curiosa brecha al doble de la distancia promedio de Plutón al Sol. Esto podría ser evidencia de un tercer planeta en el sistema.
Cualquier planeta interior sería difícil de detectar porque su luz se perdería en el resplandor de la estrella. Además, el polvo en el sistema atenuaría la luz reflejada. El observatorio espacial Gaia de la ESA puede ser capaz de medir un bamboleo en la estrella si los planetas de la masa de Júpiter están tirando de ella, pero esto llevaría años debido a los largos períodos orbitales.
Los datos de TW Hydrae provienen del espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble. La visión infrarroja del telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA también puede mostrar las sombras con más detalle.
Crédito de la imagen: NASA. ESA, L. Hustak (STScI)
Enlaces
Contactos
Juan Debes
AURA/STScI para la Agencia Espacial Europea
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
Correo electrónico: debes@stsci.edu
Betania Downer
Director de Comunicaciones Científicas de ESA/Hubble
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
Publicado en ESA/Hubble el 4 de mayo del 2023, enlace publicación.
