Un estudio de 44 estrellas masivas jóvenes para investigar la formación de planetas muestra discos polvorientos y arremolinados, que probablemente se convertirán en nuevos sistemas solares. Las imágenes fueron tomadas con el instrumento Gemini Planet Imager (GPI) en el telescopio Gemini South del Observatorio Internacional Gemini, un programa del NOIRLab de la NSF. Crédito: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/E. Rich (Universidad de Michigan)
Este mosaico de discos polvorientos y arremolinados es una muestra de imágenes captadas por el Observatorio Internacional Gemini, un programa del NOIRLab de la NSF, como parte de un estudio sin precedentes de 44 estrellas masivas jóvenes. Un equipo internacional utilizó Gemini Sur en Chile para investigar la formación de planetas y descubrió un posible planeta joven de la masa de Júpiter, y confirmó la existencia de dos enanas marrones. Las imágenes se presentarán hoy en sesiones de la 240ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana.

Esta sorprendente imagen, tomada por los astrónomos con el telescopio Gemini Sur en Chile, forma parte de un amplio estudio de 44 estrellas jóvenes y masivas realizado por el instrumento Gemini Planet Imager (GPI), que ha tomado imágenes de sus discos polvorientos de formación de planetas -que probablemente se convertirán en nuevos sistemas solares- en luz infrarroja cercana. El estudio descubrió que los discos que rodean a las estrellas de hasta tres veces la masa del Sol tienden a tener anillos, mientras que los discos que rodean a las estrellas de más de tres masas solares no los tienen. Esto sugiere que las estrellas más masivas pueden formar planetas de forma ligeramente diferente.

Los planetas se forman en discos de gas y polvo que rodean a las estrellas jóvenes de pocos millones de años y el GPI es uno de los pocos instrumentos del mundo capaces de resolver estos discos. Observaciones anteriores han indicado que en estos discos a menudo se observan anillos, formados por granos de polvo grandes y pequeños, así como por gas. No se sabe exactamente qué crea estos anillos, pero se han atribuido a planetas recién nacidos que interactúan con el disco.

Los astrónomos que llevan a cabo un estudio llamado Gemini-LIGHTS (Gemini-Large Imaging with GPI Herbig/T-Tauri Survey) han tratado de responder a algunas de estas preguntas produciendo imágenes de alta resolución de los discos alrededor de una muestra de 44 estrellas.

Un equipo dirigido por el investigador postdoctoral de la Universidad de Michigan, Evan Rich, y el profesor John Monnier, tomó imágenes de 44 objetivos en un estudio llamado Gemini-Large Imaging with GPI Herbig/T-tauri Survey, o Gemini-LIGHTS. Los astrónomos detectaron alguna forma de polvo alrededor del 80% de los 44 objetivos. El equipo publicó una galería de 6 de los 44 objetivos que muestran una gama de morfologías diferentes que informan a los investigadores sobre la dinámica que ocurre dentro del propio disco. Rich presentará las conclusiones del resumen en la reunión anual de la Sociedad Astronómica Americana que se celebrará este mes. Su estudio también ha sido aceptado para su publicación en el Astronomical Journal. Crédito: Evan Rich, Universidad de Michigan

"Queremos responder a la pregunta fundamental de cómo se forman los planetas", afirma Evan Rich, postdoctorado en la Universidad de Michigan y autor principal de un nuevo artículo que describe los resultados en The Astronomical Journal. En particular, dice que el estudio Gemini-LIGHTS "se concentra en estrellas más masivas que el Sol para investigar la influencia que la masa de una estrella madre podría tener en el proceso de formación de planetas".

Gemini Sur capturó las imágenes de los discos en el infrarrojo cercano y en luz polarizada. Encontró discos alrededor del 80% de las 44 estrellas seleccionadas, y también encontró un nuevo planeta candidato (alrededor de V1295 Aquilae) y tres enanas marrones. Dos de las enanas marrones (alrededor de las estrellas (V921 Sco y HD 158643)) ya habían sido identificadas como candidatas por observaciones anteriores y que ahora han sido confirmadas por estas observaciones; la tercera enana marrón, alrededor de la estrella HD 101412, es una nueva candidata.

Sin embargo, el hallazgo clave del estudio es que los discos parecen comportarse de forma diferente dependiendo de la masa de la estrella que rodean. "Los sistemas con pequeños anillos de granos de polvo sólo se encuentran alrededor de estrellas con masas inferiores a tres veces la del Sol", explica Rich. "Esto es importante porque se cree que los planetas en formación crean la estructura anillada, y nuestros hallazgos sugieren que el proceso de formación de planetas podría ser diferente para las estrellas de más de tres veces la masa del Sol".

Esta información se presentará en una conferencia de prensa y una presentación oral hoy en la 240ª Reunión de la Sociedad Astronómica Americana.

Esta investigación se ha presentado en un artículo que aparecerá en The Astronomical Journal.

Más información: Gemini-LIGHTS: Herbig Ae/Be and massive T-Tauri protoplanetary disks imaged with Gemini Planet Imager, The Astronomical Journal (2022). DOI: 10.48550/arXiv.2206.05815

Fuente: NOIRLab