Las observaciones de ALMA revelan nuevos conocimientos sobre la formación planetaria en sistemas estelares binarios

En la 244ª Reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS), los investigadores revelaron resultados innovadores de un programa pionero de alta resolución que arroja nueva luz sobre el proceso de formación de planetas en discos circunestelares alrededor de estrellas jóvenes en sistemas binarios. Aprovechando las capacidades incomparables del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y la espectroscopia del infrarrojo cercano y el análisis de componentes del telescopio Keck II de 10 metros, el estudio proporciona una comprensión transformadora de las condiciones que alimentan o inhiben la formación de planetas.

Desde hace tiempo se reconoce que los discos primordiales de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes son lugares de formación planetaria. Sin embargo, las condiciones que garantizan una edad del disco adecuada para la formación de planetas y los factores desencadenantes que conducen a una disipación temprana del disco siguen siendo difíciles de alcanzar. Los discos circunestelares en sistemas binarios de secuencia principal proporcionan un laboratorio único e ideal para explorar estas cuestiones. Al analizar las propiedades del disco (como el tamaño, la subestructura y la inclinación) en relación con propiedades estelares como la velocidad de rotación y la intensidad del campo magnético, los investigadores han comenzado a descifrar la compleja interacción que gobierna estos entornos estelares. Los sistemas binarios y de estrellas múltiples son muy comunes, lo que subraya la importancia de estudiarlos.

Esta innovadora investigación combina imágenes milimétricas de discos estelares con ALMA y espectroscopía de alta resolución de estrellas jóvenes utilizando Keck con el espectrógrafo NIRSPEC. Al centrarse en sistemas binarios con órbitas relativamente bien definidas, el equipo puede controlar los parámetros orbitales y resaltar relaciones importantes entre las propiedades de los discos circunestelares y sus estrellas anfitrionas.

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El examen detallado del estudio de la estrella binaria cuasi gemela DF Tau, con una distancia promedio de 14 AU (donde 1 au equivale a la distancia entre la Tierra y el Sol) en una órbita alargada, revela polvo frío en dos discos que rodean la estrella detectada. por ALMA. Un disco está unido magnéticamente a su estrella central y está acumulando activamente material en la estrella, mientras que la región interna del otro disco parece haber sido erosionada y separada de su estrella central que gira rápidamente, lo que sugiere un posible vínculo entre la rotación estelar y el disco magnético. cierre. y disipación prematura del disco. Los desequilibrios entre la órbita de DF Tau, los discos circunestelares y las inclinaciones estelares pueden influir en la evolución del disco.

En contraste, otra joven estelar gemela, FO Tau, una estrella binaria de 22 UA en una órbita más circular, muestra los discos detectados de ALMA en buena alineación con la órbita de la binaria. Ambos componentes exhiben velocidades de rotación modestas y parecen estar unidos magnéticamente por sus discos. Estas observaciones revelan un comportamiento similar tanto en los discos como en las estrellas, proporcionando nuevos conocimientos sobre la dinámica de la longevidad y la disipación de los discos.

Las observaciones de alta resolución angular realizadas por ALMA revelaron subestructuras complejas del disco, incluidos patrones espirales, espacios y formaciones de anillos alrededor de estrellas individuales y estrellas binarias extensas compañeras. Aunque la ultraestructura del disco en DF Tau y FO Tau aún no se ha resuelto, la capacidad de determinar las propiedades masivas de los discos en sistemas binarios cercanos representa un avance importante en nuestra comprensión de los entornos de formación planetaria.

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Respaldada en parte por los premios NSF AST-1313399 y AST-2109179, esta investigación revela un avance único en el campo de la astronomía. Los conocimientos adquiridos no sólo mejoran nuestra comprensión de la dinámica del disco circunestelar, sino que también allanan el camino para futuros descubrimientos sobre los mecanismos de formación planetaria.

Este trabajo también fue apoyado por el Premio Keck PI Data de la NASA, administrado por el Instituto de Ciencias de Exoplanetas de la NASA. Los datos presentados aquí se obtuvieron en el Observatorio W.M. Keck a partir del tiempo del telescopio asignado a la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio a través de la asociación científica de la agencia con el Instituto de Tecnología de California y la Universidad de California. El observatorio fue creado gracias al generoso apoyo financiero de la Fundación WM Keck. Los autores desean reconocer y reconocer el importantísimo papel cultural y la veneración que siempre ha tenido el pico Maunakea dentro de la sociedad nativa hawaiana. Somos muy afortunados de tener la oportunidad de realizar observaciones desde esta montaña.

Acerca de ALMA y NRAO
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre la Organización Europea de Investigación Astronómica del Hemisferio Sur (ESO), la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (ESO). NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiada por ESO en nombre de sus estados miembros, por NSF en colaboración con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST), y por NINS en colaboración con la Academia Sínica (AS) en Taiwán. . y el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencias Espaciales (KASI).

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El establecimiento y las operaciones de ALMA están dirigidos por ESO en nombre de sus Estados miembros; y por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), operado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de América del Norte; y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO) proporciona liderazgo y gestión unificados para la construcción, operación y operación de ALMA.

NRAO es una instalación de la Fundación Nacional de Ciencias y es operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.

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