Los astrónomos han descubierto por primera vez estructuras peculiares que rodean a tres estrellas que muestran que están destrozando su disco formador de planetas. Estos jóvenes objetos del sistema GW Orion han deformado dramáticamente el disco de material del que podrían nacer los planetas, creando anillos inclinados desalineados.
Los increíbles hallazgos se informan en Science y en The Astrophysical Journal Letters por dos equipos independientes, utilizando el poder combinado del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral y el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) para sondear la peculiar geometría de este sistema.
El sistema se encuentra a unos 1.300 años luz de distancia en la constelación de Orión. Dos estrellas se orbitan entre sí cada 241 días, y la tercera gira alrededor de las otras dos en 11,5 años.
Las simulaciones del primer equipo sugirieron que una desalineación en las órbitas de las tres estrellas ha creado la deformación en el disco que alguna vez fue plano. Las observaciones que utilizaron el instrumento SPHERE del VLT les permitieron reconstruir el disco en tres dimensiones al revelar la sombra del anillo más interno en el resto del disco, haciendo obvio que la parte interna está muy deformada y que un anillo está en un ángulo aún más pronunciado separado de él.
"En nuestras imágenes, vemos la sombra del anillo interior en el disco exterior. Al mismo tiempo, ALMA nos medirán la forma precisa del anillo que proyecta la sombra. La combinación de esta información nos permite derivar la orientación del anillo desalineado y de la superficie del disco deformada ", asi fue descrito en un comunicado por el autor principal del primer estudio, Stefan Kraus, profesor de astrofísica en la Universidad de Exeter en el Reino Unido.
La nueva investigación también revela que este anillo interior contiene 30 masas terrestres de polvo, que podrían ser suficientes para formar planetas. "Todos los planetas formados dentro del anillo desalineado orbitarán a la estrella en órbitas muy oblicuas y predecimos que muchos planetas en órbitas oblicuas de amplia separación serán descubiertos en futuras campañas de imágenes de planetas, por ejemplo con el ELT", dice el miembro del equipo Alexander Kreplin. de la Universidad de Exeter, en referencia al Telescopio extremadamente grande de ESO, que está previsto que comience a funcionar a finales de esta década. Dado que más de la mitad de las estrellas en el cielo nacen con uno o más compañeros, esto plantea una perspectiva emocionante: podría haber una población desconocida de exoplanetas que orbitan sus estrellas en órbitas muy inclinadas y distantes.
Para llegar a estas conclusiones, el equipo funciona a GW Orionis durante más de 11 años. A partir de 2008, utilizaron los instrumentos AMBER y luego GRAVITY en el interferómetro VLT de ESO en Chile, que combina la luz de diferentes telescopios VLT, para estudiar la danza gravitacional de las tres estrellas en el sistema y mapear sus órbitas. "Descubrimos que las tres estrellas no orbitan en el mismo plano, pero sus órbitas están desalineadas entre sí y con respecto al disco", dice Alison Young de las Universidades de Exeter y Leicester y miembro del equipo.
También observaron el sistema con el instrumento SPHERE en el VLT de ESO y con ALMA, en el que ESO es socio, y pudo obtener imágenes del anillo interior y confirmar su desalineación. SPHERE de ESO también les verifique, por primera vez, la sombra que este anillo arroja sobre el resto del disco. Esto les ayudó a descubrir la forma tridimensional del anillo y el disco en general.
Imágenes del disco alrededor de GW Orionis, en emisión de polvo térmico (panel A y B) y luz dispersa (panel C y D). Crédito: Kraus et al., Science (2020)
El equipo internacional, que incluye investigadores del Reino Unido, Bélgica, Chile, Francia y EE. UU., Luego combinó sus exhaustivas observaciones con simulaciones por computadora para comprender qué había sucedido con el sistema. Por primera vez, fueron capaces de vincular claramente las desalineaciones observadas con el teórico "efecto desgarro del disco", que sugiere que la atracción gravitacional conflictiva de las estrellas en diferentes planos puede deformar y romper sus discos.
Sus simulaciones demostraron que la desalineación en las órbitas de las tres estrellas podría hacer que el disco que las rodea se rompa en anillos distintos, que es exactamente lo que ven en sus observaciones. La forma observada del anillo interior también coincide con las predicciones de simulaciones numéricas sobre cómo se rompería el disco.
Curiosamente, otro equipo que estudió el mismo sistema con ALMA cree que se necesita otro ingrediente para comprender el sistema. "Creemos que la presencia de un planeta entre estos anillos es necesario para explicar por qué el disco se rompió", dice Jiaqing Bi de la Universidad de Victoria en Canadá, quien dirigió un estudio sobre GW Orionis publicado en Astrophysical Journal Letters en mayo de este año. . Su equipo identificó tres anillos de polvo en las observaciones de ALMA, siendo el anillo más externo el más grande jamás observado en discos de formación de planetas.
Las observaciones futuras con el ELT de ESO y otros telescopios pueden ayudar a los astrónomos a desentrañar completamente la naturaleza de GW Orionis y revelar la formación de planetas jóvenes alrededor de sus tres estrellas.
Esta investigación se presentó en el artículo "Un sistema de estrellas triples con un disco circunestelar deformado y desalineado formado por desgarro del disco" que aparece en Science.
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