Los planetas parecen más masivos que los discos donde se forman: cielo y telescopio

Los mundos incipientes podrían engullir polvo rápidamente, el entorno interestelar podría alimentar discos protoplanetarios o el polvo de la construcción de planetas podría estar escondido a simple vista.

disco protoplanetario alrededor de HL Tauri
Esta impactante imagen del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array revela varias brechas, posiblemente de planetas bebés, en el disco de polvo alrededor de la estrella HL Tau.
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Aunque los discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes son un precursor necesario para la formación de planetas, un estudio ampliado de estrellas en nuestra galaxia confirma las dudas anteriores de que la materia conocida en tales discos protoplanetarios podría no ser suficiente para formar planetas.

Carlo Manara (Observatorio Europeo Austral, Alemania) y sus colegas compararon las masas de los discos protoplanetarios con las masas de planetas maduros conocidos alrededor de otras estrellas. Esperaban encontrar que la masa combinada del planeta fuera menor que la masa de los discos. Sin embargo, encontraron que los planetas son más masivos que los discos, lo que indica que se necesita más materia para explicar la población conocida de planetas.

Utilizando los datos recopilados por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, los científicos midieron la masa de los discos protoplanetarios alrededor de estrellas que tienen entre 1 y 3 millones de años y aún se encuentran en su etapa de formación. Entonces, se reunieron masas de planetas previamente medidas alrededor de estrellas que tienen miles de millones de años. Compararon los dos para ver si la masa de los planetas que eventualmente se formaron era consistente con la masa de los discos protoplanetarios que habrían dado origen a tales mundos.

Manara explica que el estudio actual, publicado en la edición de octubre de Astronomía y Astrofísica amplía los sondeos anteriores proporcionando una mayor cobertura de las masas estelares.

Una solución al problema de la masa faltante es que los núcleos de los planetas ya están formados cuando se observa el disco. De acuerdo con este escenario, los núcleos de los planetas se forman rápidamente al principio. «Si se formaron tan rápido, ahora son invisibles para nuestras observaciones submilimétricas», dice Manara.

La evidencia de este mecanismo está respaldada por observaciones de que los planetas recién formados no están rodeados de polvo, lo que indica que los planetas que se forman en el disco podrían haber absorbido el polvo a su alrededor mientras se formaban.

Otra posibilidad es que la cantidad de materia en el disco no permanezca igual con el tiempo. Más bien, «el disco se repone con material del medio interestelar circundante», explica Manara, y los planetas usan este material para completar su formación. “No está claro cómo detectar el material que cae sobre los discos”, dice Manara, pero las simulaciones muestran que ese proceso es posible.

Jonathan Williams (Universidad de Hawai’i) propone una tercera explicación. “ALMA mide mejor la cantidad de pequeñas partículas de polvo si se esparcen por todo el disco”, dice. “Sin embargo, si las partículas de polvo se concentran en una pequeña región central o en anillos estrechos, no producirían mucha emisión, pero aún podrían contener suficiente masa para formar planetas”.

Referencia:

CF Manara, A. Morbidelli y T. Guillot. «¿Por qué los discos protoplanetarios no parecen lo suficientemente masivos para formar la población de exoplanetas conocida?» Astronomía y Astrofísica. octubre de 2018.

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