CAOS PARA TRES

¿Qué ocurre cuando tres estrellas rodeadas de gas y polvo se disputan el material interestelar y hasta a sus recién nacidos protoplanetas?

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Si visualizamos de perfil las órbitas de los planetas del sistema solar podemos apreciar lo plano que es. Por ejemplo, comparado con la Tierra, la mayor inclinación en la órbita de otro planeta es con Saturno: apenas 2.5°. Esto podría decirnos que el origen y evolución del Sistema Solar ha sido relativamente tranquilo y sin mayores interacciones.

Sin embargo, cuando hay más de dos soles involucrados en la formación de discos protoplanetarios, la cosa cambia radicalmente y las fuerzas de gravedad involucradas terminan por complicar todo y hacerlo caótico. Generalmente, los planetas que orbitan múltiples estrellas tienen trayectorias que no son tan planas como en nuestro Sistema Solar.

Este parece ser el caso de GW Orionis, un sistema triple de estrellas al que se le ha detectado un disco de gas y polvo, deformado, roto y con un anillo interior desalineado al resto de la estructura. El triplete se ubica a poco más de 1,300 años luz de nosotros en dirección de la famosa constelación de Orión.

GW Orionis es algo peculiar: las estrellas GW Ori A y B orbitan entre sí y están separadas a una distancia de 1 unidad astronómica (unos 150 millones de kilómetros), y la tercera estrella, GW Ori C, orbita a sus dos hermanas a una distancia de unas 8 unidades astronómicas.

Animación del sistema triple en GW Orionis. Se dibujan las órbitas de las estrellas A, B y C. Crédito: ESO/Exeter/Kraus et al./L. Calçada

Caos para tres

La evidencia del estado de GW Orionis viene de múltiples observaciones hechas con los telescopios VLT y ALMA, este último, un conjunto de 66 antenas. Todos estos instrumentos se ubican en el desierto de Chile.

Los datos, publicados entre mayo y septiembre de 2020 permiten ver, por primera vez, la sombra que produce el anillo interior sobre el resto del disco. Con los VLT, que observan en longitudes de onda infrarrojas, se mapearon las órbitas de las tres estrellas durante más de 11 años, cubriendo un período orbital completo. Por otro lado, los datos en microondas de ALMA mostraron tres anillos de polvo, siendo el más externo, el más grande jamás observado en discos formadores de planetas.

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Las observaciones con ALMA permitieron encontrar tres anillos separados y con diferentes orientaciones en el enorme disco donde se forman los planetas de GW Orionis. El tamaño aproximado de las tres estructuras es 46, 185 y 340 unidades astronómicas desde su centro. Para comparar, Neptuno gira alrededor del Sol a unas 30 unidades astronómicas.

Para intentar comprender lo que ocurre en el sistema GW Orionis, los astrónomos usaron modelos computacionales que reflejaron muy bien la desalineación del anillo interior con el disco, pero además, se reproduce el efecto de desgarro, que lo deforma y lo rompe, modificando las condiciones para que se formen planetas. Las simulaciones numéricas se ajustan muy bien a las observaciones del sistema triple en todas sus estructuras protoplanetarias.

La imagen de ALMA (izquierda) muestra la estructura del disco, con el anillo más interno separado del resto del disco. Las observaciones con los telescopios VLT (derecha) permitieron a los astrónomos ver por primera vez la sombra de este anillo más interno en el resto del disco, lo que les posibilitó reconstruir su figura deformada. Crédito:
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.

Los astrónomos proponen dos escenarios para explicar la desalineación: o el disco fue desgarrado por la atracción gravitacional de las estrellas, o por un planeta recién nacido. En cualquier caso, las fuerzas de gravedad dentro de GW Orionis deben producir modificaciones y caos en el sistema. En uno de los artículos científicos, los investigadores mencionan que si dentro del disco deformado se crean planetas, el desgarro de este podría proporcionar un mecanismo para que eso planetas tengan una amplia separación y órbitas oblicuas.

Conocer la evolución de los discos de gas y polvo en otras estrellas ayuda a entender mejor los diversos procesos por los que pasa la formación de planetas. Y desde luego, nos ayuda a entender mejor cómo se formó nuestro sistema solar.

Los resultados sobre GW Orionis fueron publicados en los artículos científicos:

“A Triple Star System with a Misaligned and Warped Circumstellar Disk Shaped by Disk Tearing,” S. Kraus et al., 2020 Sep. 3, Science [https://doi.org/10.1126/science.aba4633].
“GW Ori: Interactions Between a Triple Star System and Its Circumtriple Disk in Action,” J. Bi et al., 2020 May 21, Astrophysical Journal Letters [https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab8eb4].

Más información, en idioma Inglés, en la nota de la ESO.

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