Un grupo de investigadores ha descubierto que los discos protoplanetarios pierden gas más rápido de lo que pierden polvo. Algo que tiene un impacto muy importante en la imagen que se tenía hasta ahora del proceso de formación de planetas y las características de estos discos…
Los discos protoplanetarios pierden gas y polvo en cantidades desiguales
Con la ayuda del radiotelescopio ALMA, un grupo de investigadores ha logrado profundizar en las particularidades de los discos protoplanetarios y en cómo pierden el gas y polvo que los componen. Los hallazgos se han publicado en un total de doce estudios que se pueden consultar en la plataforma arXiv (y están publicados en la revista The Astrophysical Journal). Son el resultado de un programa de observación de ALMA llamado Survey of Gas Evolution of Protoplanetary Disks (Encuesta de evolución del gas de discos protoplanetarios) o AGE-PRO.
La encuesta ha observado 30 discos de formación de planetas (o discos protoplanetarios) alrededor de estrellas similares al Sol. El objetivo era medir la masa de gas en discos de diferentes edades. Así, el trabajo ha desvelado que el gas y el polvo se pierden a ritmos diferentes. En observaciones anteriores de ALMA se había analizado la evolución del polvo en los discos. AGE-PRO, por primera vez, también ha trazado la evolución del gas. Así ha proporcionado la primera medición del tamaño y masa de los discos de gas a lo largo de la vida de un disco protoplanetario.
Por lo que ahora tienen la imagen completa del comportamiento del gas y polvo. Observar el gas, explican los investigadores, es mucho más difícil porque hace falta mucho tiempo de observación, y por eso era necesario un programa tan grande como el de AGE-PRO. Era la única manera de obtener una muestra estadística. Un disco protoplanetario gira alrededor de su estrella durante millones de años mientras el gas y el polvo que lo componen evolucionan y se disipan. Esto establece un límite en el tiempo de formación de planetas gigantes.
Las características de los discos
La masa y tamaño inicial del disco, así como su momento angular, tienen una influencia muy profunda en el tipo de planeta que puede formar (ya sea gigantes gaseosos, gigantes congelados o minineptunos) y la migración de los planetas. El tiempo de vida del gas en el disco determina la escala de tiempo para el crecimiento de las partículas de polvo hasta alcanzar el objeto de un tamaño similar a un asteroide, la formación de un planeta y, por último, la migración del planeta desde el lugar en el que se formó. El hallazgo más sorprendente es el ritmo de la pérdida de material.
A medida que los discos protoplanetarios envejecen, su gas y polvo se pierden a ritmos diferentes y sufren un cambio en la proporción de gas y polvo a medida que evolucionan. A diferencia del polvo, que suele permanecer en el interior del disco durante más tiempo, el gas se dispersa relativamente rápido y después más lentamente a medida que el disco envejece. Así que los discos protoplanetarios pierden más gas que polvo cuando son jóvenes. Los investigadores explican que también había otro hallazgo que valía la pena destacar.
Aunque la mayoría de discos se disipan tras unos pocos millones de años, los que sobreviven tienen más gas de lo esperado. Algo que sugiere que los planetas gaseosos como Júpiter tienen menos tiempo para formarse que los planetas rocosos. La capacidad de observación de ALMA ha permitido estudiar el gas frío presente en los discos protoplanetarios. AGE-PRO ha analizado treinta discos que están repartidos en tres regiones de formación de estrellas diferentes, con entre 1 y 6 millones de años. Ofiuco (la más joven), Lupus (1-3 millones de años) y Upper Scorpius (la más vieja).
Los discos pierden gas y polvo desde el principio
Estos datos de ALMA serán una herramienta muy útil para analizar una gran variedad de discos protoplanetarios que se encuentran en diferentes momentos de su historia. Ahora, explican, es posible estimar y trazar la masa de gas, no solo para los discos más brillantes y mejor estudiados, también para otros más pequeños y tenues. Así, ahora tienen datos de una gran variedad de discos (por su masa) en la región de formación de estrellas de Lupus. Han hecho falta años de trabajo, según explican, para lograr obtener los datos necesarios para conseguirlo.
El monóxido de carbono es el compuesto más utilizado como traza de gas en los discos protoplanetarios. Para medir la masa de gas en un disco protoplanetario, sin embargo, hacen falta otros compuestos que seguir. AGE-PRO ha utilizado el diazenilio (que se usa como indicador en nubes interestelares) para mejorar la precisión de esas mediciones. Además, se ha trabajado con otros compuestos para permitir que ALMA pudiese detectarlos y aportar un contexto mucho más completo. Además, hay otras observaciones interesantes en este trabajo.
Los investigadores explican que, por ejemplo, les sorprendió es que la proporción de masa entre gas y polvo es más consistente entre los discos de diferentes masas de lo que se esperaba. Es decir, los discos de diferentes tamaños tendrán una proporción de gas y polvo similar. Algo que choca con lo que sugerían los estudios publicados hasta el momento, que apuntaban a que los discos más pequeños perderán su gas con más rapidez. ALMA, una vez más, demuestra su utilidad para estudiar el universo y seguir profundizando en todos sus aspectos.
Estudios
Los estudios pueden consultarse en arXiv, en este enlace.
Referencias: Phys
