sábado, 5 de enero de 2013

Protoplanetas chupando gas

¡Y la estrella también!
Esa parece ser la conclusión de los científicos de la Universidad de Chile, producto de sus observaciones de la estrella HD142527 en la constelación Lupus, realizadas con el conjunto de radiotelescopios ALMA, en el Desierto de Atacama.


No son imágenes fotográficas. A la izquierda hay un modelo construido con los datos de ALMA.
A la derecha una interpretación artística.
En el universo existen grandes regiones (espacios tridimensionales) constituidos principalmente por gases, polvo y “vacío”.  Si se trata de una región muy primitiva, de pocos millones de años de edad después del ‘big-bang’, las partículas son electrones, junto con núcleos y átomos de los elementos más livianos (hidrógeno y helio). Pero si en el vecindario ya se había formado una estrella que posteriormente explotó, además habrá partículas (polvo) de elementos más pesados (del litio al hierro), que se formaron por reacciones nucleares en dicha estrella y quizás hasta otras partículas constituidas por elementos más pesados (como plata, oro, plomo, uranio, etc.), que solo se pueden formar cuando actúan las poderosas fuerzas y altas  energías que ocurren durante una supernova.

Esa región es lo que llamamos una nebulosa estelar, esto es, una en la cual las inevitables fluctuaciones de densidad pueden conducir a la formación de una estrella. Más o menos similar a la región donde  ocurrieron las etapas y condiciones para que se formara el Sol y su sistema.

Si le parece considere esa nebulosa como un enorme 'huevo cósmico', con un tamaño de unas mil veces la distancia Tierra-Sol, cuya densidad aumenta hacia el centro, donde la fuerza de gravedad cada vez acumula más partículas para, al final, formar una nueva estrella.

La atracción gravitatoria es implacable, crece proporcionalmente a la masa que se acumula en la protoestrella. A medida que las partículas caen hacia ese centro de atracción, la conservación del momento angular las pone a girar y pronto prevalece un sentido único de rotación, por ejemplo como están orientados los dedos de su mano derecha (pulgar hacia Polaris), en el caso del Sistema Solar. Pero esto al mismo tiempo aplana la nebulosa, convirtiéndola en un grueso disco, en cuyo plano se acumula la mayoría del material original.

Al conglomerarse y apretarse fuertemente las partículas, la energía potencial gravitatoria se trasforma en energía térmica y la temperatura de la protoestrella aumenta vertiginosamente. La alta temperatura y presión de las capas externas sobre el núcleo favorecen las altas velocidades y las colisiones entre partículas. Comienza entonces a producirse las reacciones de fusión nuclear, la protostrella se vuelve 'luminosa', emite radiación y partículas elementales, ha nacido una nueva estrella.

Ahora inicia la etapa de formación de cometas, asteroides, planetas y satélites. Las partículas en el disco protoplanetario alrededor de la estrella, donde la fuerza de gravitación tiene igual magnitud que la requerida fuerza centrípeta, se establecen en órbitas estables. Luego se aglomeran creciendo en masa, acumulando polvo y gas. Primero estos objetos son del tamaño de asteroides, luego del tamaño de la Tierra y algunos crecen hasta el tamaño de Júpiter  y más. Con la ayuda de su creciente campo gravitatorio comienzan a 'limpiar' su órbita, agregando casi todos los objetos coorbitales, lo que deja una brecha interplanetaria (un casi vacío) en el disco, digamos que entre unas 10 a 140 unidades astronómicas de la estrella.

Y aquí viene lo interesante, descubierto, o más bien confirmado, por los astrónomos  de ALMA y publicado en Nature el 2 de enero:

  • Planetas jóvenes, de unos pocos millones de años de edad y como del tamaño de Júpiter, empleando su fuerte campo gravitacional, se alimentan chupando gas del disco gaseoso, externo a la brecha interestelar que están limpiando.
  • Una buena porción de los chorros de gas que caen al planeta, tienen la suficiente velocidad  para no quedar atrapados por este y continúan cayendo hacia la estrella, reemplazando con gas nuevo el disco interior (del borde interno de la brecha interplanetaria que esta a unas 10 unidades astronómicas, hasta la estrella misma). 
  • La estrella, obviamente más vieja que el planeta, pero aun relativamente joven, tiene entonces la posibilidad de seguir creciendo engullendo gas del disco interno.
Referencias adicionales:
ALMA Minds the (Planet‑Forming) Gap

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