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Enciclopedia Universo

Un planeta encontrado a través de cinturones de asteroides

Asteroid belts around Beta Pic

Cinturones de asteroides alrededor de Beta Pic

Anillos de escombros rodean a Beta Pictoris en la ilustración de este artista. Las colisiones entre piezas crean el polvo en polvo que los astrónomos ven por su emisión térmica infrarroja. (En realidad, las piezas están mucho más separadas de lo que se muestra aquí, y el planeta en la parte superior izquierda de la imagen a tamaño completo estaría demasiado lejos para resolverlo a simple vista).

Cortesía de Nature / ISAS / JAXA Illustrated.

Los astrónomos están casi listos para decirlo rotundamente: Beta Pictoris tiene un planeta. La órbita del planeta es un 25 por ciento más grande que la de Saturno, y su gravedad ha llevado objetos más pequeños a cinturones de la misma manera que Júpiter ha moldeado el cinturón de asteroides de nuestro propio sistema solar. "Es probable que el sistema Beta Pic se encuentre en una etapa violenta de colisión planetesimal en un sistema solar temprano", escribe un equipo japonés dirigido por Yoshiko K. Okamoto (Universidad de Kitasato) el 7 de octubre. Naturaleza.

Beta Pictoris es una estrella blanca joven de cuarta magnitud (tipo espectral UNA3) A 63 años luz de distancia en la constelación sur Pictor. Su edad se estima en solo 12 a 20 millones de años. Beta Pic alcanzó el estatus de estrella estelar en 1983 cuando el satélite astronómico infrarrojo estadounidense-holandés (IRAS) descubrió un gran disco de gas y polvo a su alrededor. Las imágenes posteriores del disco revelaron deformaciones e inclinaciones, así como una región relativamente vacía dentro de 80 unidades astronómicas de la estrella central (el doble de la distancia promedio de Plutón al Sol). La brecha sugiere que los planetas ya pueden haberse formado en la región.

Gracias al equipo cada vez más sensible del infrarrojo medio, los astrónomos ahora han comenzado a mapear esta parte interna del disco Beta Pic. El año pasado, Zahed Wahhaj (Universidad de Pensilvania) y sus colegas publicaron imágenes del Telescopio Keck de Beta Pic que sugerían tentativamente la existencia de dos anillos de polvo discretos en las profundidades del 80 a.u. Ahora, utilizando un espectrómetro de infrarrojo medio de alta resolución en el telescopio Subaru de 8,2 metros, el equipo japonés ha resuelto y analizado la emisión térmica del polvo y confirma los anillos. Además, el grupo descubrió un tercer anillo interior, y también determinaron el tamaño y la composición de las partículas de polvo. Los resultados sugieren fuertemente que un planeta gigante orbita alrededor de las 12 a.u. de la estrella

De acuerdo con la espectroscopía Subaru, las partículas de polvo son típicamente de 0.2 micras de ancho y consisten en olivina vítrea (amorfa), un silicato de magnesio común. El polvo debe reponerse continuamente por colisiones de cuerpos más grandes, ya que estas partículas pequeñas son expulsadas rápidamente por la presión de radiación de la estrella central. La existencia de anillos de polvo discretos sugiere que los cuerpos más grandes también se concentran en anillos, similares al cinturón de asteroides de nuestro sistema solar.

El nuevo anillo más interno es 6.4 a.u. de la estrella; la próxima salida es aproximadamente a las 16 a.u. Un planeta a las 12 a.u. explicaría convenientemente ambos, argumentan los autores. Su período orbital sería el doble del período de los objetos en el anillo interno; existe la misma resonancia entre Júpiter y el borde exterior del cinturón de asteroides. Además, un planeta a las 12 a.u. estaría en una resonancia 2: 3 con el segundo anillo, al igual que la resonancia entre Neptuno y el borde interior del Cinturón de Kuiper.

"Es un resultado interesante gracias a la alta resolución espacial de las observaciones", dice Sijme-Jan Paardekooper (Observatorio de Leiden, Países Bajos). En un papel para aparecer en Cartas de astronomía y astrofísica, Paardekooper y su colega Garrelt Mellema presentan simulaciones de supercomputadoras de la evolución de los discos que contienen planetas incrustados. Por primera vez, trataron las partículas de polvo por separado del gas. "Los anillos encontrados por el equipo de Okamoto son muy similares a los anillos en nuestras simulaciones", dice Paardekooper.

Curiosamente, las simulaciones indican que incluso un planeta de masa relativamente baja (0.1 Júpiter, o 32 masas terrestres) puede abrir espacios de resonancia en un disco polvoriento. Las simulaciones anteriores, que suponían que las partículas de polvo siempre serían transportadas junto con el gas, indicaron que solo los planetas con una masa de 1 Júpiter o más dejarían un patrón de resonancia detectable en un disco circunestelar.

Según Paardekooper y Mellema, esto es un buen augurio para el futuro observatorio de la matriz de gran milímetro Atacama de EE. UU. El primero de los platos de 12 metros de ALMA debería estar funcionando en 2007; la gama completa de 64 platos debería estar completa para 2012.

Dado que vemos el disco Beta Pictoris casi al borde, ALMA probablemente no podrá ver el supuesto 12-a.u. planeta directamente, dice Paardekooper. Aún así, dada la existencia de más anillos de polvo más lejos de la estrella, Beta Pic podría muy bien tener un sistema planetario juvenil en toda regla y muy grande. De hecho, como escribieron Wahhaj y su equipo en 2003, "el sistema Beta Pic es demasiado complejo para ser explicado por la influencia gravitacional de un solo planeta".