Categoría: Ciencia

Un exoplaneta con posible compañía en su órbita

Publicado el | por María Fernanda Durán

Usando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo científico ha encontrado el posible «hermano» de un planeta que orbita alrededor de una estrella distante. El equipo ha detectado una nube de escombros que podría estar compartiendo la órbita de este planeta y que, se cree, podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. De confirmarse, este descubrimiento sería la prueba más contundente hasta ahora de que dos exoplanetas pueden compartir una órbita.

“Hace dos décadas, se predijo en teoría que parejas de planetas de masa similar podrían compartir la misma órbita alrededor de su estrella: los llamados planetas troyanos o coorbitales. Por primera vez, hemos encontrado evidencia a favor de esa idea”, sostiene Olga Balsalobre-Ruza, estudiante del Centro de Astrobiología de Madrid, España, quien dirigió el artículo publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.

Los troyanos, cuerpos rocosos en la misma órbita que un planeta, son comunes en nuestro propio Sistema Solar [1], siendo el ejemplo más famoso los asteroides troyanos de Júpiter: más de 12.000 cuerpos rocosos que se encuentran en la misma órbita alrededor del Sol que el gigante gaseoso. Los astrónomos han predicho que los troyanos, y en particular los planetas troyanos, también podrían existir alrededor de una estrella que no sea nuestro Sol, pero la evidencia es escasa. «Los exotroyanos [planetas troyanos fuera del Sistema Solar] han sido hasta ahora como unicornios: la teoría les permite existir, pero nadie los ha detectado nunca», dice el coautor Jorge Lillo-Box, investigador principal del Centro de Astrobiología.

Ahora, un equipo internacional de científicos y científicas ha utilizado ALMA para encontrar la evidencia observacional más sólida hasta la fecha de que podrían existir planetas troyanos en el sistema PDS 70. Se sabe que esta joven estrella alberga dos planetas gigantes similares a Júpiter: PDS 70b y PDS 70c. Al analizar las observaciones de archivo de ALMA de este sistema, el equipo detectó una nube de escombros en el lugar de la órbita de PDS 70b donde se espera que existan troyanos.

Los troyanos ocupan las llamadas zonas de Lagrange, dos regiones extendidas en la órbita de un planeta donde la atracción gravitacional combinada de la estrella y el planeta puede atrapar material. Al estudiar estas dos regiones de la órbita de PDS 70b, el equipo científico detectó una débil señal procedente de una de ellas, lo que indica que allí podría residir una nube de escombros con una masa de hasta aproximadamente dos veces la de nuestra Luna.

El equipo cree que esta nube de escombros podría apuntar a un mundo troyano existente en este sistema o a un planeta en proceso de formación. “¿Quién podría imaginar dos mundos que compartan la duración del año y las condiciones de habitabilidad? Nuestro trabajo es la primera prueba de que este tipo de mundo podría existir”, afirma Balsalobre-Ruza. “Podemos imaginar que un planeta puede compartir su órbita con miles de asteroides, como en el caso de Júpiter, pero me resulta alucinante que los planetas puedan compartir la misma órbita”.

“Nuestra investigación es un primer paso para buscar planetas coorbitales muy temprano en su formación”, dice la coautora Nuria Huélamo, investigadora principal del Centro de Astrobiología. “Abre nuevas preguntas sobre la formación de troyanos, cómo evolucionan y qué tan frecuentes son en diferentes sistemas planetarios”, agrega Itziar De Gregorio-Monsalvo, directora de la Oficina de Ciencias de ESO en Chile, quien también contribuyó a esta investigación.

Para confirmar completamente su detección, el equipo tendrá que esperar hasta después de 2026, cuando utilicen ALMA para ver si tanto PDS 70b como su nube hermana de escombros se mueven juntos de manera significativa a lo largo de su órbita alrededor de la estrella. “Esto sería un gran avance en el campo de los exoplanetas”, dice Balsalobre-Ruza.

«El futuro de este tema es muy emocionante y esperamos con interés las capacidades ampliadas de ALMA, previstas para 2030, que mejorarán drásticamente la capacidad del conjunto de antenas para caracterizar troyanos en muchas otras estrellas», concluye De Gregorio-Monsalvo.

Notas
[1] Cuando se descubrieron por primera vez los asteroides en la órbita de Júpiter, recibieron el nombre de los héroes de la guerra de Troya, lo que dio lugar al nombre de troyanos para referirse a estos objetos.

Más información
Esta investigación se presentó en un artículo que aparecerá en Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346493).

El equipo está compuesto por O. Balsalobre-Ruza (Centro de Astrobiología [CAB], CSIC-INTA, España), I. De Gregorio-Monsalvo (Observatorio Europeo Austral [ESO], Chile), J. Lillo-Box (CAB), N. Huélamo (CAB), Á. Ribas (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Reino Unido), M. Benisty (Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Francia y Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Francia), J. Bae (Departamento de Astronomía, Universidad de Florida, EE.UU.), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italia) y R. Teague (Departamento de Ciencias Planetarias, Atmosféricas y de la Tierra, Instituto Tecnológico de Massachusetts, Estados Unidos).

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), socio de ALMA en nombre de Europa.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de ESO, la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC) en Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus Estados miembros, por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI) en nombre de América del Norte, y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona el liderazgo unificado y la gestión de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

Imágenes
Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual ESO es socio, muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b. En la misma órbita que PDS 70b, los astrónomos han detectado una nube de escombros que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: el PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Balsalobre-Ruza et al.
Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b. En la misma órbita que PDS 70b, un equipo científico ha detectado una nube de escombros que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: el PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Balsalobre-Ruza et al.
Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual ESO es socio, muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b (resaltado con un círculo amarillo sólido). En la misma órbita que PDS 70b, indicada por una elipse amarilla sólida, los astrónomos han detectado una nube de escombros (rodeada por una línea punteada amarilla) que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: el PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) /Balsalobre-Ruza et al.
Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b (resaltado con un círculo amarillo sólido). En la misma órbita que PDS 70b, indicada por una elipse amarilla sólida, los astrónomos y astrónomas han detectado una nube de escombros (rodeada por una línea punteada amarilla) que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: el PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) /Balsalobre-Ruza et al.
Esta colorida imagen muestra el cielo alrededor de la débil estrella enana naranja PDS 70 (en el centro de la imagen). La estrella azul brillante a la derecha es χ Centauri. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin
Esta colorida imagen muestra el cielo alrededor de la débil estrella enana naranja PDS 70 (en el centro de la imagen). La estrella azul brillante a la derecha es χ Centauri. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2. Reconocimiento: Davide De Martin
Este mapa muestra la constelación meridional de Centauro y destaca la mayoría de las estrellas que son visibles a simple vista en una noche despejada. La estrella enana PDS 70 está marcada con un círculo rojo. Crédito: ESO, IAU and Sky & Telescope
Este mapa muestra la constelación meridional de Centauro y destaca la mayoría de las estrellas que son visibles a simple vista en una noche despejada. La estrella enana PDS 70 está marcada con un círculo rojo. Crédito: ESO, IAU and Sky & Telescope
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Científicas y científicos utilizan estrellas exóticas para sintonizar el zumbido de la sinfonía cósmica

Publicado el | por María Fernanda Durán

Durante los últimos 15 años, el Centro de Fronteras Físicas del Observatorio Norteamericano de Nanohertz para Ondas Gravitacionales (NANOGrav) ha estado utilizando radiotelescopios financiados por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF por sus siglas en inglés), incluidos algunos operados por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) de la NSF, para convertir un conjunto de púlsares de milisegundos en un detector de ondas gravitacionales a escala galáctica. Los púlsares de milisegundos son restos de estrellas masivas extinguidas; a medida que giran cientos de veces por segundo, sus emisiones de radio «similares a un faro» son detectados como pulsos muy regulares. Las ondas gravitacionales estiran y comprimen el espacio y el tiempo en un patrón característico, provocando cambios en los intervalos entre estos pulsos que se correlacionan en todos los púlsares observados. Estos cambios correlacionados son la señal específica que NANOGrav ha estado trabajando para detectar.

Los datos más recientes de NANOGrav ofrecen evidencia contundente de ondas gravitacionales con oscilaciones con períodos desde años a décadas. Se cree que estas ondas surgen de pares de los agujeros negros más masivos del universo en órbita el uno con el otro: miles de millones de veces más masivos que el Sol, con tamaños mayores que la distancia que separa la Tierra y el Sol. Los estudios futuros de esta señal nos permitirán ver el universo de ondas gravitacionales a través de una nueva ventana, proporcionando información sobre los agujeros negros titánicos que se fusionan en el corazón de galaxias distantes y potencialmente otras fuentes exóticas de ondas gravitacionales de baja frecuencia.

El comunicado de prensa original puede ser encontrado en este enlace del sitio de NANOGrav (en inglés).

 

Artist Rendering of a Pulsar Timing Array with a Gravitational Wave Background

Interpretación artística de un conjunto de pulsares siendo afectados por ondas gravitacionales producidas por un par de agujeros negros supermasivos en una galaxia distante. Crédito: Aurore Simonnet para la collaboración NANOGrav.

Un sorprendente hallazgo químico de ALMA podría ayudar a detectar y confirmar protoplanetas

Publicado el | por María Fernanda Durán

Científicos utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para estudiar el disco protoplanetario alrededor de una estrella joven han descubierto la evidencia química más convincente hasta la fecha de la formación de protoplanetas. El descubrimiento proporcionará a los astrónomos un método alternativo para detectar y caracterizar protoplanetas cuando no sea posible obtener imágenes o observaciones directas. Los resultados se publicarán en una próxima edición de The Astrophysical Journal Letters.

HD 169142 es una estrella joven ubicada en la constelación de Sagitario de gran interés para los astrónomos debido a la presencia de su gran disco circunestelar, rico en polvo y gas que se ve casi de frente. Se han identificado varios candidatos a protoplanetas durante la última década y, a principios de este año, científicos de la Universidad de Lieja y la Universidad de Monash confirmaron que uno de esos candidatos, HD 169142 b, es, de hecho, un protoplaneta gigante similar a Júpiter. Los descubrimientos revelados en un nuevo análisis de datos de archivo de ALMA, ahora pueden facilitar que los científicos detecten, confirmen y, en última instancia, caractericen protoplanetas formándose alrededor de estrellas jóvenes.

«Cuando observamos HD 169142 y su disco en longitudes de onda submilimétricas, identificamos varias firmas químicas convincentes de este protoplaneta gigante gaseoso recientemente confirmado», dijo Charles Law, astrónomo del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, y el autor principal del nuevo estudio. «Ahora tenemos la confirmación de que podemos usar firmas químicas para descubrir qué tipo de planetas podrían estar formándose en los discos alrededor de las estrellas jóvenes».

El equipo se centró en el sistema HD 169142 porque creían que la presencia del protoplaneta gigante HD 169142 b probablemente estaría acompañada de firmas químicas detectables, y tenían razón. El equipo de Law detectó monóxido de carbono (tanto 12CO como su isotopólogo 13CO) y monóxido de azufre (SO), que se habían detectado previamente y se pensaba que estaban asociados con protoplanetas en otros discos. Pero por primera vez, el equipo también detectó monosulfuro de silicio (SiS). Esto fue una sorpresa porque para que ALMA pueda detectar la emisión de SiS, los silicatos deben liberarse de los granos de polvo cercanos en ondas de choque masivas causadas por el gas que viaja a altas velocidades, un comportamiento que generalmente resulta de los flujos de salida impulsados por protoplanetas gigantes. “SiS era una molécula que nunca antes habíamos visto en un disco protoplanetario, y mucho menos en las cercanías de un protoplaneta gigante”, dijo Law. «La detección de la emisión de SiS nos llamó la atención porque significa que este protoplaneta debe estar produciendo poderosas ondas de choque en el gas circundante».

Con este nuevo enfoque químico para detectar protoplanetas jóvenes, los científicos pueden estar abriendo una nueva ventana al Universo y profundizando su comprensión de los exoplanetas. Los protoplanetas, especialmente aquellos que todavía están incrustados en sus discos circunestelares parentales, como en el sistema HD 169142, proporcionan una conexión directa con la población de exoplanetas conocida. “Hay una gran diversidad de exoplanetas y, al usar firmas químicas observadas con ALMA, esto nos brinda una nueva forma de comprender cómo se desarrollan los diferentes protoplanetas con el tiempo y, en última instancia, conectan sus propiedades con las de los sistemas exoplanetarios”, dijo Law. “Además de proporcionar una nueva herramienta para la búsqueda de planetas con ALMA, este descubrimiento abre una gran cantidad de química emocionante que nunca antes habíamos visto. A medida que continuamos examinando más discos alrededor de estrellas jóvenes, inevitablemente encontraremos otras moléculas interesantes pero no anticipadas, como SiS. Descubrimientos como este implican que solo estamos arañando la superficie de la verdadera diversidad química asociada con la configuración protoplanetaria”.

Información adicional

Esta investigación se publicará en The Astrophysical Journal Letters como «SO and SiS Emission Tracing an Embedded Planet and Compact 12CO and 13CO Counterparts in the HD 169142 Disk» por Charles J. Law et al.

El comunicado de prensa original fue publicado, en inglés, por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), un socio de ALMA en nombre de América del Norte.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

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Ubicada en la constelación de Sagitario, la joven estrella HD 169142 alberga un protoplaneta gigante incrustado dentro de su polvoriento disco protoplanetario rico en gas. La concepción de este artista muestra al planeta similar a Júpiter interactuando y calentando el gas molecular cercano, impulsando los flujos de salida que se ven en varias líneas de emisión, incluidas las de moléculas de trazado de choque como SO y SiS, y el 12CO y 13CO comúnmente visto. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)
Ubicada en la constelación de Sagitario, la joven estrella HD 169142 alberga un protoplaneta gigante incrustado dentro de su polvoriento disco protoplanetario rico en gas. La concepción de este artista muestra al planeta similar a Júpiter interactuando y calentando el gas molecular cercano, impulsando los flujos de salida que se ven en varias líneas de emisión, incluidas las de moléculas de trazado de choque como SO y SiS, y el 12CO y 13CO comúnmente visto. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)

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