ALMA descubre anillos desalineados en disco protoplanetario alrededor de sistema estelar triple

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Gracias al¬†Atacama Large Millimeter/submillimeter Array¬†(ALMA), dos equipos de astr√≥nomos observaron por primera vez un¬†disco protoplanetario¬†con anillos desalineados alrededor de un sistema estelar triple, conocido como GW¬†Orionis. Seg√ļn los astr√≥nomos, puede haber dos explicaciones posibles: el disco debe haber sido deformado por la atracci√≥n gravitacional ejercida por estrellas o bien por un planeta reci√©n formado.

La mayor√≠a de las estrellas similares a nuestro Sol nacen de a dos. A diferencia de los planetas de nuestro Sistema Solar, donde todos los planetas orbitan alrededor del Sol en el mismo plano, los planetas que orbitan estos sistemas multiestelares muchas veces describen √≥rbitas que no¬†est√°n¬†alineadas con las √≥rbitas de sus estrellas. Sus √≥rbitas torcidas se originan en los discos protoplanetarios, donde nacen los planetas. Por consiguiente, al estudiar los discos desalineados que giran alrededor de m√ļltiples¬†estrellas (como ya lo hizo ALMA con el sistema de estrellas binarias Tattooine) podemos entender mejor c√≥mo se forman estos planetas.

En el marco de un nuevo estudio, dos equipos independientes de astrónomos apuntaron ALMA hacia GW Orionis, un joven sistema estelar formado por tres estrellas. Las estrellas más céntricas, GW Ori A y B, orbitan una alrededor de la otra separadas por una distancia de 1 UA, mientras que la tercera estrella, GW Ori C, orbita alrededor de sus dos hermanas a una distancia de aproximadamente 8 UA.

ALMA detect√≥ tres anillos en planos distintos en el enorme disco protoplanetario de GW Orionis, ubicados a cerca de 46, 185 y 340 UA de su centro. El anillo m√°s c√©ntrico se encuentra muy desalineado con respecto a los otros dos anillos y las tres estrellas. El anillo externo, en tanto, es el m√°s grande que se haya observado en un disco protoplanetario. Si hubiera un planeta en proceso de formaci√≥n en el surco entre el anillo m√°s peque√Īo y el m√°s grande, su distancia con respecto a las estrellas ser√≠a abismal. Cabe recordar, por ejemplo, que Neptuno se encuentra a unas 30 UA del Sol.

ALMA tambi√©n observ√≥ la desalineaci√≥n de los anillos de GW Orionis por primera vez en 2017. ‚ÄúNos sorprendi√≥ ver que el disco interno estaba tan desalineado‚ÄĚ, comenta Jiaqing Bi, de la Universidad de Victoria (Canad√°), quien encabez√≥ el equipo cuyo estudio se public√≥ en The Astrophysical Journal Letters¬†en mayo de este a√Īo. ‚ÄúPero ALMA detect√≥ una distorsi√≥n en la estructura del gas del disco que confirma la extra√Īa deformaci√≥n del disco‚ÄĚ.

El segundo equipo de astrónomos, encabezado por Stefan Kraus, de la Universidad de Exeter (Reino Unido), apuntó ALMA y el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) hacia el triple sistema. De esa forma, los astrónomos detectaron la presencia de gas caliente en el borde interno del anillo desalineado y luz dispersa en la superficie curva del disco.

‚ÄúEn nuestras im√°genes, vemos la sombra del anillo interno sobre la parte externa del disco. ALMA tambi√©n nos permiti√≥ medir con precisi√≥n la forma del anillo que produce la sombra. Al combinar estos datos, pudimos determinar la orientaci√≥n tridimensional del anillo desalineado y de la superficie curva del disco‚ÄĚ, explica Stefan Kraus, cuyo equipo public√≥ hoy sus resultados en la revista¬†Science.

Mediante conjuntos de telescopios que observan en longitudes de onda infrarrojas, los astr√≥nomos tambi√©n mapearon las √≥rbitas de las tres estrellas durante 11 a√Īos, abarcando as√≠ un per√≠odo orbital completo. De esa forma, descubrieron que las tres estrellas no orbitan en el mismo plano, sino que est√°n desalineadas entre ellas y con respecto al disco. ‚ÄúEsto result√≥ ser fundamental para entender c√≥mo las estrellas dan forma al disco‚ÄĚ, agrega John Monnier, de la Universidad de Michigan, quien forma parte del equipo.

Ambos equipos realizaron simulaciones inform√°ticas para tratar de entender por qu√© el anillo interno estaba desalineado.¬†Stefan Kraus y su equipo relacionaron el fen√≥meno con un ‚Äúefecto de distorsi√≥n de disco‚ÄĚ, donde la atracci√≥n gravitacional de las estrellas en distintos planos podr√≠a distorsionar y romper sus discos. Sus simulaciones revelaron que la desalineaci√≥n de las √≥rbitas de las tres estrellas pod√≠a romper el disco en distintos anillos.

La simulaciones realizadas por Jiaqing Bi y su equipo, en tanto, proporcionaron otra explicaci√≥n posible para la fuerte desalineaci√≥n observada entre el disco interno y el del medio. ‚ÄúNuestras simulaciones muestran que la atracci√≥n gravitacional del sistema triple no explica por s√≠ sola esta fuerte desalineaci√≥n. Creemos que solo la presencia de un planeta entre estos anillos explicar√≠a por qu√© el disco se deform√≥ de esa manera‚ÄĚ, se√Īala Nienke van der Marel, de la Universidad de Victoria. ‚ÄúEste planeta habr√≠a abierto un surco de polvo y causado que se rompiera el disco entre el anillo interno y el externo‚ÄĚ, explica la astr√≥noma.

Stefan Kraus tambi√©n cree que podr√≠a haber planetas en GW Orionis: ‚ÄúEl anillo interno contiene polvo equivalente a 30 planetas Tierra, suficiente para que se forme un planeta en el anillo‚ÄĚ.¬†Si se llegara a confirmar la existencia de este ex√≥tico planeta mediante estudios adicionales ‚ÄĒya sea un planeta ya formado o en proceso de formaci√≥n‚ÄĒ, ser√≠a el primer planeta descubierto en √≥rbita alrededor de tres estrellas, lo cual constituir√≠a una √≥rbita muy inusual.

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