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Extraño sistema estelar con tres discos de formación planetaria

Los planetas se forman a partir de grandes discos de polvo y gas que se acumulan alrededor de sus estrellas anfitrionas. Hace miles de millones de años, nuestro sistema solar se habría visto como un solo punto de luz brillante proveniente del sol, con un disco de materia girando a su alrededor que eventualmente se agrupó en planetas. Para aprender sobre cómo se formó nuestro sistema solar, es útil observar otros sistemas que actualmente están pasando por este proceso, como TW Hydrae, un sistema ubicado a 200 años luz de distancia y que se volvió hacia nosotros, lo que lo convierte en el lugar perfecto para observar la formación planetaria.

Pero hay algo extraño en el sistema TW Hydrae. En 2017, los astrónomos notaron por primera vez una extraña sombra que era visible en el disco de polvo y gas que rodeaba la estrella. Si bien tales sombras son típicamente de un planeta formado dentro del disco, en este caso la forma y el movimiento de la sombra sugirieron que en realidad era de un segundo disco, ubicado dentro del primer disco e inclinado en un ángulo diferente. Ahora, los astrónomos creen que han visto evidencia de un tercer disco, con los tres apilados y creando un complejo patrón de sombras.

Esta ilustración se basa en imágenes del Telescopio Espacial Hubble de discos de gas y polvo que rodean a la joven estrella TW Hydrae. Tenemos una vista oblicua de tres anillos concéntricos de polvo y gas. En el centro está el resplandor blanco brillante de la estrella central. Los anillos de color rojizo están inclinados entre sí y, por lo tanto, proyectan sombras oscuras a través del anillo más externo.
Esta ilustración se basa en imágenes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA de discos de gas y polvo que rodean a la joven estrella TW Hydrae. Las fotos del Hubble muestran sombras que recorren los discos que rodean el sistema. La interpretación es que estas sombras provienen de discos internos ligeramente inclinados que impiden que la luz de las estrellas llegue al disco exterior y, por lo tanto, proyectan una sombra. Los discos están ligeramente inclinados entre sí debido a la atracción gravitacional de planetas invisibles que deforman la estructura del disco. NASA. ESA, L. Hustak (STScI)

Los investigadores utilizaron datos del Telescopio Espacial Hubble recopilados en 2021 para observar el sistema, encontrando que la sombra era diferente de lo que esperaban según la teoría de un disco proyectando una sombra en un segundo disco.

«Descubrimos que la sombra había hecho algo completamente diferente», dijo el investigador principal John Debes, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, en un comunicado. «Cuando miré los datos por primera vez, pensé que algo había salido mal con la observación porque no era lo que esperaba. Al principio estaba desconcertado, y todos mis colaboradores decían: ¿Qué está pasando? Realmente tuvimos que rascarnos la cabeza y nos tomó un tiempo encontrar una explicación».

Descubrieron que la explicación más probable para las observaciones son dos discos desalineados dentro de un tercer disco más grande. Esa es una configuración muy extraña para un sistema planetario. «Nunca hemos visto esto antes en un disco protoplanetario», dijo Debes. «Hace que el sistema sea mucho más complejo de lo que pensábamos originalmente».

Podría ser que ya haya planetas formados dentro de cada uno de los discos, que es lo que está causando las sombras. Para obtener más información, una posibilidad es utilizar la poderosa visión infrarroja del Telescopio Espacial James Webb para observar las sombras con más detalle.

La investigación se publica en The Astrophysical Journal.

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La imagen fue tomada utilizando el instrumento de la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam) de Webb, que es particularmente adecuado para investigar estrellas jóvenes, explican los científicos de Webb en un comunicado: "Las imágenes infrarrojas son una forma poderosa de estudiar las estrellas recién nacidas y sus flujos de salida, porque las estrellas más jóvenes todavía están invariablemente incrustadas dentro del gas y el polvo a partir del cual se forman. La emisión infrarroja de los flujos de salida de la estrella penetra en el gas y el polvo que oscurecen, lo que hace que los objetos de Herbig-Haro sean ideales para la observación con los instrumentos infrarrojos sensibles de Webb.

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Aunque los astrónomos han descubierto más de 5.000 exoplanetas, o planetas fuera del sistema solar, la gran mayoría de estos planetas son considerablemente más grandes que la Tierra. Esto se debe en parte a que es más fácil detectar planetas más grandes desde enormes distancias a través del espacio. Así que es emocionante cuando se descubre un planeta del tamaño de la Tierra, y el Telescopio Espacial Hubble ha confirmado recientemente que un planeta cercano, que es diminuto para los estándares de exoplanetas, es 1,07 veces el tamaño de la Tierra.

El planeta LTT 1445Ac fue descubierto por primera vez por el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA en 2022, pero era difícil determinar su tamaño exacto debido al plano de su órbita alrededor de su estrella visto desde la Tierra. "Existía la posibilidad de que este sistema tuviera una geometría desafortunada y, si ese es el caso, no mediríamos el tamaño correcto. Pero con las capacidades del Hubble logramos su diámetro", dijo la investigadora principal Emily Pass, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, en un comunicado.
Este es un concepto artístico del exoplaneta cercano, LTT 1445Ac, que tiene el tamaño de la Tierra. El planeta orbita alrededor de una estrella enana roja. La estrella se encuentra en un sistema triple, con dos enanas rojas en órbita cercana que se ven en la parte superior derecha. El punto negro frente a la estrella en primer plano es el planeta LTT 1445Ab, transitando por la cara de la estrella. El exoplaneta LTT 1445Ac tiene una temperatura superficial de aproximadamente 500 grados Fahrenheit. La vista es desde 22 años luz de distancia, mirando hacia nuestro Sol, que es el punto brillante en la parte inferior derecha. Algunas de las estrellas de fondo forman parte de la constelación de Boötes. NASA, ESA, L. Hustak (STScI)
Las nuevas observaciones muestran que el planeta tiene 1,07 veces el diámetro de la Tierra, por lo que es un planeta rocoso como la Tierra con una gravedad superficial similar. Sin embargo, no es un lugar habitable, ya que la temperatura de su superficie es de 260 grados centígrados. Es parte de un sistema estelar triple ubicado a solo 22 años luz de distancia, lo que lo convierte en uno de los exoplanetas más cercanos que transitan a través de una estrella.

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