06 Feb ALMA analiza 24 discos de escombros exoplanetarios

El sondeo ARKS (ALMA survey to Resolve exoKuiper belt Substructures), realizado con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ha producido las imágenes más nítidas jamás obtenidas de 24 discos de escombros exoplanetarios, revelando la fase caótica temprana de los sistemas planetarios.

Los discos de escombros exoplanetarios son los cinturones de polvo que permanecen tras finalizar la formación de los planetas y son el equivalente cósmico de sistemas planetarios adolescentes.

Una ventana al pasado de nuestro sistema solar

Estos discos son algo más maduros que los discos protoplanetarios recién nacidos, pero aún están lejos de su edad adulta: un estado con planetas estables y un disco de polvo ya disipado, como en nuestro sistema solar.

Esta fase adolescente, por el contrario, es bastante caótica, con frecuentes colisiones entre objetos y partículas de polvo.

El análogo de esta fase en nuestro propio sistema solar es el Cinturón de Kuiper, un anillo de restos helados más allá de Neptuno que conserva el registro de grandes colisiones y migraciones planetarias ocurridas hace miles de millones de años.

Al obtener imágenes de 24 discos de escombros exoplanetarios cercanos en la Vía Láctea, ARKS ha abierto una ventana a lo que experimentó nuestro sistema solar mientras se formaba la Luna y los planetas competían por sus posiciones finales, llegando en algunos casos a intercambiar sus órbitas.

«Estas imágenes nos muestran polvo y gas procedentes de anillos de cometas que orbitan estrellas, como versiones alienígenas del Cinturón de Kuiper de nuestro propio sistema solar», afirma Yinuo Han, investigadora posdoctoral del Caltech. «Durante los últimos tres años hemos estudiado la estructura de estos discos de escombros exoplanetarios para comprender cómo se forman los sistemas planetarios, observando a estos “primos” del sistema solar en distintas edades».

Una diversidad de sistemas planetarios

Muchos discos de escombros exoplanetarios muestran evidencias de zonas tranquilas y zonas caóticas, con regiones “infladas” verticalmente, similares a la combinación de objetos clásicos del Cinturón de Kuiper y aquellos dispersados por la antigua migración de Neptuno en nuestro sistema solar.

«Observamos una amplia variedad de estructuras en estos cinturones de polvo», añade. «Algunos son asimétricos o presentan huecos, lo cual es interesante porque podría indicar la presencia de planetas que perturban el cinturón con su gravedad o excavan esos huecos. Estas técnicas son sensibles a una población de planetas que hasta ahora ha sido difícil de detectar, ya que suelen ser pequeños y con órbitas largas. La complejidad de estas estructuras en los discos de escombros exoplanetarios refleja la diversidad de los sistemas exoplanetarios».

Como adolescentes esquivando la cámara de sus padres, estos discos tenues han logrado ocultarse de los astrónomos durante años.

Sin embargo, gracias a ALMA, ahora es posible observar con detalle la compleja morfología de los discos de escombros exoplanetarios: cinturones con múltiples anillos, halos amplios y suaves, bordes bien definidos e incluso arcos y cúmulos inesperados.

ALMA captó estas imágenes explorando los sistemas exoplanetarios en longitudes de onda del orden del milímetro, unas 2.000 veces mayores que la luz visible. En este régimen, la estrella central, caliente y brillante, aparece débil, mientras que el disco circundante, más frío, resulta luminoso.

ARKS

Los resultados del sondeo ARKS muestran que esta fase adolescente es un periodo de transición y agitación en la evolución de los discos de escombros exoplanetarios.

Al estudiar decenas de discos alrededor de estrellas de distintas edades y tipos, ARKS ha ayudado a determinar si las características caóticas son heredadas, esculpidas por planetas o producto de otras fuerzas cósmicas.

Responder a estas cuestiones podría revelar si la historia de nuestro sistema solar fue excepcional o habitual.

Los hallazgos de ARKS constituyen un valioso recurso para los astrónomos que buscan planetas jóvenes y tratan de comprender cómo se forman y reorganizan las familias planetarias a partir de discos de escombros exoplanetarios, como ocurrió en el pasado de nuestro propio sistema solar.

«A medida que continuemos interpretando los resultados de ARKS, estos servirán de base para futuras observaciones que amplíen la muestra y pongan a prueba las teorías de formación planetaria», concluye Han.

ARKS es el resultado del trabajo de un equipo internacional de cerca de 60 científicos, liderado por la Universidad de Exeter, el Trinity College de Dublín y la Wesleyan University.

Fuente: Dusty Disks around Stars Reveal Diversity of Planetary Systems in Their Teenage Years