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Astrónomos descubren un planeta joven similar a Saturno

Un pequeño y joven planeta similar a Saturno ha sido descubierto en el sistema LkCa 15, en la constelación de Tauro. El planeta reside dentro de densos anillos de polvo y gas que rodean una estrella amarilla brillante.

Representación artística del exoplaneta similar a Saturno recién descubierto.


Astrónomos del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian (CfA) han desarrollado una nueva forma de detectar estos esquivos planetas recién nacidos. Con él, han descubierto evidencia de “pistola humeante” de un pequeño planeta similar a Saturno al acecho en un disco. Los resultados fueron descritos el 14 de septiembre en The Astrophysical Journal Letters.

“Detectar directamente planetas jóvenes es muy desafiante y hasta ahora solo ha tenido éxito en uno o dos casos”, dice Feng Long, becario postdoctoral en el Centro de Astrofísica que dirigió el nuevo estudio. “Los planetas siempre son demasiado débiles para que los veamos porque están incrustados en gruesas capas de gas y polvo”.

En cambio, los científicos deben buscar pistas para inferir que un planeta se está desarrollando bajo el polvo.

“En los últimos años, hemos visto muchas estructuras aparecer en los discos que creemos que son causadas por la presencia de un planeta, pero también podría ser causada por otra cosa”, dice Long. “Necesitamos nuevas técnicas para ver y apoyar que un planeta está allí”.


Buscando entre polvo y gas

Long decidió reexaminar un disco protoplanetario conocido como LkCa 15 para su estudio. Ubicado a unos 518 años luz de distancia, el disco se encuentra en la constelación de Tauro. Anteriormente, los investigadores reportaron evidencia de formación de planetas en el disco utilizando observaciones con el Observatorio ALMA.

Después de sumergirse en los nuevos datos de alta resolución de ALMA sobre LkCa 15, obtenidos principalmente en 2019, Long descubrió dos características débiles que no se habían detectado anteriormente.

Alrededor de 42 unidades astronómicas fuera de la estrella, o 42 veces la distancia que la Tierra está del Sol, Long descubrió un anillo polvoriento con dos racimos separados y brillantes de material orbitando dentro de él. El material tomó la forma de un pequeño grupo y un arco más grande.

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Para averiguar qué estaba causando la acumulación de material, Long examinó el escenario con modelos informáticos. Descubrió que su tamaño y ubicaciones coincidían con el modelo de la presencia de un planeta.

“Este arco y grupo están separados por 120 grados”, dice Long. “Ese grado de separación no solo sucede, es importante matemáticamente”.

Puntos largos a posiciones en el espacio conocidas como puntos de Lagrange, donde dos cuerpos en movimiento, como una estrella y un planeta en órbita, producen regiones mejoradas de atracción a su alrededor donde la materia puede acumularse.

“Estamos viendo que este material no solo flota libremente, es estable y tiene una preferencia por dónde quiere ubicarse en función de la física y los objetos involucrados”, explica Long.

En este caso, el arco y el grupo de material Long detectados se encuentran en los puntos de Lagrange L4 y L5. Oculto 60 grados entre ellos hay un pequeño planeta que causa la acumulación de polvo en los puntos L4 y L5.


REsultados obtenidos

Según los resultados, el planeta descubierto tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno o Saturno, y tiene entre uno y tres millones de años. (Eso es relativamente joven cuando se trata de planetas).

Debido a las limitaciones tecnológicas, las imágenes directas del pequeño planeta recién nacido pueden no ser posibles en el corto plazo. Sin embargo, Long cree que las observaciones adicionales de ALMA de LkCa 15 pueden proporcionar evidencia adicional que respalde su descubrimiento planetario.


También espera que su nuevo enfoque para detectar planetas, con material que se acumula preferentemente en los puntos de Lagrange, sea utilizado en el futuro por los astrónomos.

“Espero que este método pueda ser ampliamente adoptado en el futuro”, dice. “La única advertencia es que esto requiere datos muy profundos ya que la señal es débil”.

Long recientemente completó su beca postdoctoral en el Centro de Astrofísica y se unirá a la Universidad de Arizona como becaria Hubble de la NASA en septiembre.

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Referencia: “ALMA Detection of Dust Trapping around Lagrangian Points in the LkCa 15 Disk” por Feng Long, Sean M. Andrews, Shangjia Zhang, Chunhua Qi, Myriam Benisty, Stefano Facchini, Andrea Isella, David J. Wilner, Jaehan Bae, Jane Huang, Ryan A. Loomis, Karin I. Öberg y Zhaohuan Zhu, 14 de septiembre de 2022, The Astrophysical Journal Letters. DOI: 10.3847/2041-8213/ac8b10

Los coautores del estudio son Sean Andrews, Chunhua Qi, David Wilner y Karin Oberg del CfA; Shangjia Zhang y Zhaohuan Zhu de la Universidad de Nevada; Myriam Benisty, de la Universidad de Grenoble; Stefano Facchini, de la Universidad de Milán; Andrea Isella, de la Universidad de Rice; Jaehan Bae, de la Universidad de Florida; Jane Huang de la Universidad de Michigan y Ryan Loomis del Observatorio Nacional de Radioastronomía.

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