Los astrónomos de la Universidad de Rice y sus colegas por primera han vez trazado gases en tres anillos oscuros alrededor de una estrella distante. Los anillos de la marca espacios donde los planetas se cree que se han formado de polvo y gas alrededor de la estrella.
Todos los anillos en HD 163296 están desprovistos de polvo, y el equipo internacional de investigadores liderados por la astrónomo de la Universidad de Rice, Andrea Isella está segura de que planetas, probablemente gigantes de gas con las masas comparables a Saturno, son responsables de limpiar los exteriores. Pero el anillo interior tiene más monóxido de carbono que los otros dos, les lleva a creer que ningún planeta existe. Que sigue siendo inexplicable, dijo.
"El espacio interior es misterioso", dijo Isella. "Lo que es creación de la estructura es quitar el polvo, pero todavía hay un montón de gas".
La obra aparece esta semana en Physical Review Letters.
Sólo 20 años después fue descubierto el primer planeta extrasolar, los astrónomos están empezando a aprender cómo se forman los planetas. Miles de planetas están ahora en la base de datos, y los científicos continúan mejorando su capacidad de análisis para apoyar sus características de vida.
Impresión de un artista de la discos protoplanetarios que rodean a la joven estrella 163296 de HD. Crédito: B. Saxton/NRAO/AUI/NSF
Uno de los objetivos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, el radio telescopio más grande del mundo en la investigación, es estudiar los sistemas protoplanetarios. Su mecánica ayudará a los científicos a entender cómo los planetas como la tierra fue formada. (Los radiotelescopios detectan las únicas ondas electromagnéticas emitidas por elementos y compuestos en el espacio, lo que les permite ser identificados y medidos).
La estrella objetivo del equipo conducido por Rice, está a casi 400 años luz de distancia y es mejor observada desde el hemisferio sur, es una de muchas conocidas por tener un gran disco de polvo y gas, dijo Isella.
"Del material que forma este disco, alrededor del 1% es partículas de polvo y 99 por ciento es gas," dijo Isella. "Por lo que si se ve el polvo, no se puede saber si un anillo se formó por un planeta u otro fenómeno. Para distinguir y decir si hay planetas o no, se necesita ver lo que está haciendo el gas, y en este estudio, por primera vez, podemos ver el polvo y el gas."
Imagen compuesta de la discos protoplanetarios que rodean a la joven estrella 163296 de HD. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Los aros exteriores son 100 y 160 unidades astronómicas de 163296 HD. (Una unidad es la distancia desde el centro del sol a la tierra). Es mucho más lejos de la estrella que previamente el pensamiento posible para la formación del planeta. La estrella está demasiado lejos dela tierra para su observación directa de los planetas, sin embargo, evidencia desde el nuevo estudio muestra que es probable que esté allí, limpia de polvo y gas desde el exterior y suena como la órbita de asteroides llamados satélites pastor, espacio claro entre los anillos alrededor de Saturno, dijo Isella.
El anillo interno, 60 unidades astronómicas de su estrella, mostró una concentración mucho mayor de los tres isótopos de monóxido de carbono medido en relación con el polvo.
"Los teóricos han propuesto otros fenómenos que pueden formar anillos oscuros sin planetas", dijo Isella. Los investigadores sospechan de uno en particular: falta de turbulencia entre las moléculas de gas no ionizado en una inestabilidad de la magnetorotational "zona muerta" que permite que el gas y polvo se condensen en un anillo de Saturno-como en el borde de la zona oscura en lugar de un planeta. El anillo puede también aparecer en la línea de escarcha del monóxido de carbono que el gas se convierte en lo suficientemente frío para condensarse.
Los resultados son los cimientos para una nueva ronda de observaciones empezando en el ALMA. La iniciativa de Isella de estudiar 20 estrellas con discos protoplanetarios es uno de los dos "grandes programas" (de 24 propuestas) aceptados por el telescopio. «'Gran programa' significa que pides un montón de tiempo de telescopio, más de 50 horas,» dijo Isella. "El otro se aceptó para mirar las emisiones de una galaxia en el comienzo del universo.
"Significa que nuestro tema es considerado por la comunidad astronómica como una de sus más altas prioridades", dijo.
Isella dijo que los investigadores también volverán a 163296 HD para aprender de los otros elementos que están en el disco y anillos. Tomar inventario les ayudará a determinar qué tipo de planeta podría formarse del material que está disponible.
"Si sabemos que la química del material formando un planeta, podemos entender la química del planeta", dijo. También es importante la proximidad a la estrella. Por ejemplo, el agua tiene que ser lo suficientemente lejos de una estrella para congelar alrededor de granos y permitir que se agreguen.
Existe la posibilidad de que los sistemas HD 163296 como HL Tauri, dos de los tres primeros (con TW Hydrae) observados por ALMA para mostrar anillos protoplanetarios, son anomalías, dijo. "Ahora la pregunta es si todos los discos protoplanetarios son como este. ¿Todos tienen esta estructura? "Hay la preocupación que este objeto y HL Tauri son monstruos, dijo Isella.
Las respuestas deben venir cuando haya completado la encuesta de 20 estrellas. "No comenzamos a obtener los datos hasta el próximo septiembre, pero nos dicen mucho," dijo.
Una imagen del ALMA de la estrella HD 163296 y sus discos protoplanetarios en polvo. Nuevas observaciones sugirieron que dos planetas, cada uno del tamaño de Saturno, están en órbita alrededor de la estrella. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Andrea Isella, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
"El espacio interior es misterioso", dijo Isella. "Lo que es creación de la estructura es quitar el polvo, pero todavía hay un montón de gas".
La obra aparece esta semana en Physical Review Letters.
Sólo 20 años después fue descubierto el primer planeta extrasolar, los astrónomos están empezando a aprender cómo se forman los planetas. Miles de planetas están ahora en la base de datos, y los científicos continúan mejorando su capacidad de análisis para apoyar sus características de vida.
Impresión de un artista de la discos protoplanetarios que rodean a la joven estrella 163296 de HD. Crédito: B. Saxton/NRAO/AUI/NSF
Uno de los objetivos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, el radio telescopio más grande del mundo en la investigación, es estudiar los sistemas protoplanetarios. Su mecánica ayudará a los científicos a entender cómo los planetas como la tierra fue formada. (Los radiotelescopios detectan las únicas ondas electromagnéticas emitidas por elementos y compuestos en el espacio, lo que les permite ser identificados y medidos).
La estrella objetivo del equipo conducido por Rice, está a casi 400 años luz de distancia y es mejor observada desde el hemisferio sur, es una de muchas conocidas por tener un gran disco de polvo y gas, dijo Isella.
"Del material que forma este disco, alrededor del 1% es partículas de polvo y 99 por ciento es gas," dijo Isella. "Por lo que si se ve el polvo, no se puede saber si un anillo se formó por un planeta u otro fenómeno. Para distinguir y decir si hay planetas o no, se necesita ver lo que está haciendo el gas, y en este estudio, por primera vez, podemos ver el polvo y el gas."
Imagen compuesta de la discos protoplanetarios que rodean a la joven estrella 163296 de HD. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Los aros exteriores son 100 y 160 unidades astronómicas de 163296 HD. (Una unidad es la distancia desde el centro del sol a la tierra). Es mucho más lejos de la estrella que previamente el pensamiento posible para la formación del planeta. La estrella está demasiado lejos dela tierra para su observación directa de los planetas, sin embargo, evidencia desde el nuevo estudio muestra que es probable que esté allí, limpia de polvo y gas desde el exterior y suena como la órbita de asteroides llamados satélites pastor, espacio claro entre los anillos alrededor de Saturno, dijo Isella.
El anillo interno, 60 unidades astronómicas de su estrella, mostró una concentración mucho mayor de los tres isótopos de monóxido de carbono medido en relación con el polvo.
"Los teóricos han propuesto otros fenómenos que pueden formar anillos oscuros sin planetas", dijo Isella. Los investigadores sospechan de uno en particular: falta de turbulencia entre las moléculas de gas no ionizado en una inestabilidad de la magnetorotational "zona muerta" que permite que el gas y polvo se condensen en un anillo de Saturno-como en el borde de la zona oscura en lugar de un planeta. El anillo puede también aparecer en la línea de escarcha del monóxido de carbono que el gas se convierte en lo suficientemente frío para condensarse.
Investigadores de la Universidad de Rice condujeron la primera asignación de gases en anillos alrededor de una estrella distante con el potente radiotelescopio ALMA. Hacia la derecha de izquierda superior: Yann Boehler, Shanfei Liu, Andrea Isella, Luca Ricci y Erik Weaver. Fotografía: Jeff Fitlow/Rice University
Los resultados son los cimientos para una nueva ronda de observaciones empezando en el ALMA. La iniciativa de Isella de estudiar 20 estrellas con discos protoplanetarios es uno de los dos "grandes programas" (de 24 propuestas) aceptados por el telescopio. «'Gran programa' significa que pides un montón de tiempo de telescopio, más de 50 horas,» dijo Isella. "El otro se aceptó para mirar las emisiones de una galaxia en el comienzo del universo.
"Significa que nuestro tema es considerado por la comunidad astronómica como una de sus más altas prioridades", dijo.
Isella dijo que los investigadores también volverán a 163296 HD para aprender de los otros elementos que están en el disco y anillos. Tomar inventario les ayudará a determinar qué tipo de planeta podría formarse del material que está disponible.
"Si sabemos que la química del material formando un planeta, podemos entender la química del planeta", dijo. También es importante la proximidad a la estrella. Por ejemplo, el agua tiene que ser lo suficientemente lejos de una estrella para congelar alrededor de granos y permitir que se agreguen.
Existe la posibilidad de que los sistemas HD 163296 como HL Tauri, dos de los tres primeros (con TW Hydrae) observados por ALMA para mostrar anillos protoplanetarios, son anomalías, dijo. "Ahora la pregunta es si todos los discos protoplanetarios son como este. ¿Todos tienen esta estructura? "Hay la preocupación que este objeto y HL Tauri son monstruos, dijo Isella.
Las respuestas deben venir cuando haya completado la encuesta de 20 estrellas. "No comenzamos a obtener los datos hasta el próximo septiembre, pero nos dicen mucho," dijo.
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