Movimiento de espirales de formación planetaria captado en vídeo

Siete años de obervaciones con el telescopio ALMA, en Chile, han permitido capturar imágenes de vídeo de un lugar de formación planetaria por primera vez en la historia de la astronomía.

El vídeo muestra claramente el movimiento dinámico de una estructura espiral, que se supone es el lugar donde un planeta está a punto de formarse, revelando así lo que ocurre en vísperas de su formación.

Los hallazgos han sido publicados en Nature Astronomy por un equipo internacional de investigación, dirigido por Tomohiro Yoshida, estudiante de posgrado de la Universidad de Estudios Avanzados de SOKENDAI y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ).

UN PROCESO INCIERTO

Nuestro Sistema Solar tiene ocho planetas, incluyendo la Tierra. A mayor distancia, se han descubierto alrededor de 6.000 exoplanetas fuera de nuestro Sistema Solar. ¿Cómo se formaron estos planetas? Estudios previos sugieren que los planetas se desarrollan en discos protoplanetarios, que son discos giratorios que rodean estrellas jóvenes; sin embargo, el proceso específico de formación planetaria sigue siendo en gran parte incierto.

Una estructura espiral, formada por la influencia gravitacional del propio disco protoplanetario, se considera un factor potencialmente crucial en el proceso de formación planetaria que tiene lugar en el disco. Los planetas se forman dentro de la espiral mediante la agregación eficiente de partículas sólidas presentes en el disco, que eventualmente crecen hasta alcanzar el tamaño planetario, o mediante la desagregación de la espiral en planetas individuales.

Lo que complica las cosas es que espirales similares también pueden ser creadas por planetas masivos durante sus etapas iniciales de formación. En otras palabras, la presencia de espirales por sí sola no permite diferenciar entre un planeta a punto de formarse y uno en su fase inicial de desarrollo. Si se sabe que no existe un planeta ya formado, el disco protoplanetario podría ser un lugar perfecto para estudiar la formación planetaria.

Según un comunicado del NAOJ, el equipo de investigación buscó resolver este problema basándose en una predicción teórica que permite identificar las fases de formación planetaria a partir del movimiento de las espirales. Una espiral se enrollará sobre sí misma y eventualmente desaparecerá si es creada por la influencia gravitacional del disco antes de la formación del planeta, mientras que una espiral creada por un planeta ya formado mantendrá su forma y continuará girando junto con el planeta.

Para verificarlo, el equipo de investigación se centró en el disco protoplanetario que rodea a la estrella IM Lupi. El disco tiene una estructura espiral. Diferentes grupos de investigación han sugerido dos teorías opuestas sobre el origen de la espiral. Para zanjar el debate, los investigadores utilizaron imágenes del disco protoplanetario obtenidas mediante cuatro observaciones de ALMA durante un período de siete años en 2017, 2019 y 2024, creando un video tipo flip-book.

MOVIMIENTO DINÁMICO Y SINUOSO

Los resultados mostraron que la espiral exhibía un movimiento dinámico y sinuoso. Un análisis más detallado de los resultados indicó que la velocidad de giro coincidió con la proyección teórica. Esto indica que la espiral se crea por la gravedad del propio disco protoplanetario. Dado que se sabe que este tipo de espiral facilita la formación planetaria, se supone que el disco protoplanetario en estudio se encuentra en vísperas de la formación planetaria, justo antes de la aparición de un planeta.

Esto marca la primera detección exitosa del movimiento de giro de las espirales. Un análisis más profundo de las propiedades del disco protoplanetario en estudio podría revelar con más detalle cómo progresa la formación planetaria.