Para tener más certeza de que estas brechas en realidad son causadas por planetas, y para tener una visión más completa de la formación de planetas, los científicos estudian el gas en los discos además del polvo. El 99 por ciento de la masa de un disco protoplanetario es gas, de los cuales el gas de monóxido de carbono (CO) es el componente más brillante, que emite a una luz muy distintiva de longitud de onda milimétrica que ALMA puede observar.
El año pasado, dos equipos de astrónomos demostraron una nueva técnica de búsqueda de planetas utilizando este gas. Midieron la velocidad del gas CO que gira en el disco alrededor de la joven estrella HD 163296. Las perturbaciones localizadas en los movimientos del gas revelaron tres patrones similares a planetas en el disco.
En este nuevo estudio, el autor principal Richard Teague de la Universidad de Michigan y su equipo utilizaron nuevos datos ALMA de alta resolución del Proyecto de Subestructuras de Disco en Alta Resolución Angular (DSHARP) para estudiar la velocidad del gas con más detalle. "Con los datos de alta fidelidad de este programa, pudimos medir la velocidad del gas en tres direcciones en lugar de solo una", dijo Teague. "Por primera vez, medimos el movimiento del gas que gira alrededor de la estrella, hacia o lejos de la estrella, y hacia arriba o hacia abajo en el disco".
Flujos únicos de gas
Teague y sus colegas vieron que el gas se movía desde las capas superiores hacia la mitad del disco en tres lugares diferentes. "Lo más probable es que un planeta en órbita alrededor de la estrella empuje el gas y el polvo a un lado, abriendo una brecha", explicó Teague. "El gas por encima de la brecha luego se derrumba como una cascada, causando un flujo rotacional de gas en el disco".
Esta es la mejor evidencia hasta la fecha de que efectivamente se están formando planetas alrededor de HD 163296. Pero los astrónomos no pueden decir con un cien por ciento de certeza que los flujos de gas son causados por planetas. Por ejemplo, el campo magnético de la estrella también podría causar perturbaciones en el gas. "En este momento, solo una observación directa de los planetas podría descartar las otras opciones. Pero los patrones de estos flujos de gas son únicos y es muy probable que solo puedan ser causados por planetas", dijo el coautor Jaehan Bae del Carnegie Institution for Science, que probó esta teoría con una simulación por computadora del disco.
La ubicación de los tres planetas predichos en este estudio corresponde a los resultados del año pasado: es probable que se encuentren en 87, 140 y 237 UA. (Una unidad astronómica - AU - es la distancia promedio de la Tierra al Sol.) El planeta más cercano a HD 163296 se calcula que es la mitad de la masa de Júpiter, el planeta central es la masa de Júpiter, y el planeta más alejado es el doble de masivo como Júpiter.
Atmósferas planetarias
Los flujos teóricos de gas desde la superficie hacia el plano medio del disco protoplanetario han sido predichos por modelos teóricos para existir desde finales de los 90, pero esta es la primera vez que se han observado. No solo pueden usarse para detectar planetas infantiles, sino que también configuran nuestra comprensión de cómo los planetas gigantes gaseosos obtienen sus atmósferas.
"Los planetas se forman en la capa media del disco, el llamado plano medio. Este es un lugar frío, protegido de la radiación de la estrella", explicó Teague. "Creemos que las brechas causadas por los planetas traen gas más cálido de las capas externas más activas químicamente del disco, y que este gas formará la atmósfera del planeta".
Teague y su equipo no esperaban que pudieran ver este fenómeno. "El disco alrededor de HD 163296 es el disco más brillante y más grande que podemos ver con ALMA", dijo Teague. "Pero fue una gran sorpresa ver realmente estos flujos de gas tan claramente. Los discos parecen ser mucho más dinámicos de lo que pensábamos".
"Esto nos da una imagen mucho más completa de la formación de planetas de lo que alguna vez soñamos", dijo el coautor Ted Bergin de la Universidad de Michigan. "Al caracterizar estos flujos podemos determinar cómo nacen planetas como Júpiter y caracterizar su composición química al nacer. Podríamos usar esto para rastrear la ubicación del nacimiento de estos planetas, ya que pueden moverse durante la formación".http://spaceref.com/astronomy/gas-waterfalls-reveal-infant-planets-around-young-star.html
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