Examinando sombras oscilantes en discos protoplanetarios


Astrónomos de la Universidad de Warwick revelan un nuevo fenómeno denominado efecto de «sombra oscilante» que describe cómo se orientan los discos en los sistemas planetarios en formación y cómo se mueven alrededor de su estrella anfitriona. El efecto también da pistas sobre cómo podrían evolucionar con el tiempo. La Dra. Rebecca Nealon presentó el nuevo trabajo esta semana en la Reunión Nacional de Astronomía de 2022 en la Universidad de Warwick.

Esta es una imagen fija de una simulación de un disco planetario en formación, realizada por la Universidad de Warwick y Rebecca Nealon, investigadora de Stephen Hawking. Las imágenes muestran el disco interno giratorio en la mitad superior y la sombra que proyecta sobre el disco externo en la mitad inferior. Crédito: Rebecca Nealon / Universidad de Warwick

Las estrellas nacen cuando una gran nube de gas y polvo colapsa sobre sí misma. El material sobrante que no llega a la estrella termina dando vueltas a su alrededor, de forma similar a como el agua se arremolina alrededor del drenaje antes de caer. Esta masa arremolinada de gas y polvo se llama disco protoplanetario, y es donde los planetas como la Tierra nacen.

A menudo se cree que los discos protoplanetarios tienen forma de platos: delgados, redondos y planos. Sin embargo, imágenes recientes del telescopio de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) muestran que este no es siempre el caso. Algunos de los discos vistos por ALMA tienen sombras, donde la parte del disco más cercana a la estrella bloquea parte de la luz estelar y proyecta una sombra sobre la parte exterior del disco. A partir de este patrón de sombras, se puede inferir que la parte interna del disco está orientada de manera completamente diferente a la parte externa, en lo que se denomina un disco roto.

En esta investigación, el equipo usó computadoras de alto rendimiento para ejecutar simulaciones tridimensionales de un disco roto. Luego, el equipo produjo una observación simulada, modelando cómo se vería un disco de este tipo si se observara a través de un telescopio y cómo cambiaría con el tiempo.

A medida que el disco interno se movía a través de la atracción gravitacional de la estrella central, la sombra que proyectaba se movía a través del disco externo. Pero en lugar de que el patrón de la sombra se moviera alrededor del disco como la manecilla de un reloj, como se esperaba, se balanceó hacia adelante y hacia atrás con un movimiento similar al de un balancín. Entonces, aunque el disco interior seguía girando en la misma dirección, su sombra parecía estar balanceándose hacia adelante y hacia atrás. El equipo sugiere que esto se debe a un efecto de proyección geométrica, que es probable que ocurra en todos los discos rotos.

Nealon dice que «JWST promete darnos una mirada a los sistemas planetarios embrionarios con un detalle sin precedentes, y con nuestros nuevos modelos podremos averiguar mucho más sobre el nacimiento de los planetas».

Con información de la Royal Astronomical Society

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