Observando el primer «disco protolunar»

Por Daniel Marín, el 25 julio, 2021. Categoría(s): Astronomía • Estrellas • Exoplanetas ✎ 125

El observatorio submilimétrico ALMA ha llevado a cabo numerosos descubrimientos desde su inauguración en 2013. Entre ellos, las imágenes de discos protoplanetarios son sin duda de los más espectaculares. Hasta hace unos años solo podíamos ver estas imágenes en simulaciones por ordenador. Ahora, ya son «rutinarias». Pero ALMA ha vuelto a superarse con la imagen de lo que parece ser el primer disco alrededor de un protoplaneta. O sea, un disco «protolunar». Esta imagen asombrosa parece sacada de un libro de texto, pero es real. El protagonista es el sistema PDS 70, situado a unos 400 años luz. PDS 70 es un sistema en formación alrededor de una estrella de tipo espectral K7, con una masa que es el 80% del Sol y cuya edad es de solo 5,4 millones de años. Este joven sistema presenta un llamativo disco protoplanetario, pero también posee dos protoplanetas gigantes, PDS 70 b y c, situados a 3300 y 5100 millones de kilómetros de su estrella (22 y 34 Unidades Astronómicas, respectrivamente). Como comparación, recordemos que Neptuno está a 30 UA del Sol.

El sistema PDS 70 visto por ALMA. Se aprecia un claro disco protoplanetario exterior y otro interior (ESO/NAOJ/NRAO).

Estos dos planetas fueron descubiertos en el visible e infrarrojo en 2018 y 2019 por el VLT del ESO. El disco protolunar se encuentra alrededor del protoplaneta más lejano, PDS 70 c y su masa se estima entre 0,007 y 0,031 masas terrestres. Alrededor de PDS 70 b también se ha detectado un posible disco, aunque no se aprecia tan claro. Los dos protoplanetas parecen estar en una resonancia 2:1, o sea, el planeta más interno da dos vueltas alrededor de su estrella mientras el más exterior solo una. Como suele ocurrir con los protoplanetas, medir su masa es harto complicado y lo único que se puede asegurar es que no llega a las diez masas de Júpiter y, por tanto, no son enanas marrones y se trata de planetas «de verdad» (algunas estimaciones arrojan entre una y pocas masas de Júpiter). El disco protoplanetario más evidente está situado más lejos que PDS 70 c, pero cerca de la estrella hay otro disco hasta una distancia de 2700 millones de kilómetros (18 UA).

Detalle de la imagen en la que se aprecia el planeta PDS 70 c y su disco protolunar alrededor (ESO/NAOJ/NRAO).
Detalle de las observaciones de ALMA del sistema PDS 70 c (Benisty et al).

Es muy posible que a partir del disco alrededor de PDS 70 c se formen exolunas, aunque los procesos de formación planetaria todavía no están del todo claros y se trata de un sistema muy dinámico. Precisamente, este descubrimiento será clave para comprender cómo aparecen los satélites alrededor de planetas gigantes. El disco protolunar alrededor de PDS 70 c es grande, con un diámetro de casi 1 UA (150 millones de kilómetros) y podría tener masa suficiente para formar tres satélites con la masa de la Luna. Esta masa no es muy grande si tenemos en cuenta los satélites de Júpiter, pero no olvidemos que el planeta todavía está acretando material del disco que rodea a su estrella y su masa final podría ser significativamente mayor.

Algunos discos protoplanetaros descubiertos por ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

ALMA ha detectado más de veinte discos protoplanetarios hasta la fecha. Son discos con una morfología muy variada y que tienen una edad de unos pocos millones de años. Los huecos que se observan en el polvo que forma estos discos se deben a protoplanetas en formación que «limpian» la zona, aunque no siempre es posible detectar estos mundos en proceso de creación. Estos descubrimientos confirman los modelos que predicen que los planetas gigantes se forman rápidamente por colapso gravitatorio, en vez de procesos acreción, más lentos y propios de planetas rocosos. Pero lo más sorprendente es que estas alucinantes imágenes sean tan parecidas a las predicciones de los modelos teóricos.

Referencias:

  • https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/astronomers-make-first-clear-detection-of-a-moon-forming-disc-around-an-exoplanet/
  • https://www.almaobservatory.org/wp-content/uploads/2021/07/eso2111a.pdf


125 Comentarios

    1. uY, puede pasar cualquier cosa con esa antena. Gobierne quien gobierne, nuestro pais siempre parece estar dirigido por algun personaje de Leslie Nielsen

  1. Es asombroso que se pueda ver con tanto detalle algo que está tan lejos.

    Los infrarrojos que emiten estas nebulosas protoplanetarias y protolunar en parte provendrán del calor que les da la estrella, pero supongo que, en parte, también podría deberse al calor generado por las colisiones entre sus partículas. Quizá hasta que estas no se frenen entre ellas chocando y emitiendo la energía sobrante, o sea la energía cinética debida a las diferencias de velocidad y dirección, no se unan formando planetas y satélites. ¿Podría ser?

    1. Yo no entiendo mucho del tema, pero imagino que por ahí van los tiros. Pero también las propias moléculas emiten energía. En estas frecuencias milimétricas y submilimétricas hay muchísimas líneas espectrales, que imagino es lo que se detecta con estos observatorios. Por ejemplo (que conste que yo de esto no entiendo nada) dicen que se reservan para posteriores artículos el análisis espectral de:
      » The spectral set-up was tuned to optimize continuum detection, but includes
      the 12CO J=3-2 line at 345.8 GHz and the HCO+ J=4-3 line at 356.7 GHz, which will be presented in forthcoming papers.»
      El caso es que el disco de material me ha parecido entender que está a 24 kelvin. Por eso digo que sí, que detectamos calor, pero más bien frío… jajja (por decirlo de una manera gráfica).

      Por otro lado, y como han dicho Pelau y Ur700, leo que en estas frecuencias se detecta principalmente polvo, mientras que en el infrarrojo se ve gas. Cada longitud de onda nos da una información distinta del objeto, lo ideal es estudiarlo en todo el recorrido del espectro electromagnético.

      1. La luz sigue siendo un gran misterio para mi.
        Ahora no me acuerdo de por qué las ondas de los objetos espaciales tiene tendencia al rojo (ampliar la longitud de onda).
        Pero en este gráfico se muestra lo que reacciona ante diferentes tipos de longitud de onda, el tipo de información que provee:

        https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_spectrum#/media/File:EM_Spectrum_Properties_edit.svg

        Si no me equivoco, si queremos ver el color de una estrella para analizar su tipo, habría que analizar, recoger ondas, que están más al rojo de lo que realmente es así. ¿Es así? Y luego transformarla en función de la distancia que creemos que se encuentra. Aunque supongo que estrellas que sólo están a cientos de años luz igual no es importante (no sé la distancia a partir es más relevante).

        Si quisiéramos analizar las moléculas de la atmósfera de un exoplaneta, habría que recoger información que se acerca más a la luz visible (según el gráfico de la wiki) que a la ultravioleta que serviría para analizar la composición molecular de un objeto dentro del sistema solar ¿No?

        Es que me hago un lío con todo esto. Hay muchos conceptos que a pesar de haber visto documentales, se me olvidan o directamente no entran en mi cabeza :-p

        1. La atmósfera de un exoplaneta hay que analizarla con el máximo ancho de banda posible.
          Yo entiendo que si a las longitudes de onda que observa ALMA el vapor es un problema es porque también puedes detectar agua incluso en esas longitudes de onda tan lejanas del visible.
          Es más, la astroquímica suele ser cosa de las microondas y radio, así que puede que por ahí haya mucha más información que en el visible o infrarrojo cercano.
          Entiendo que el problema es que en esas longitudes de onda los exoplanetas son casi indetectables y que reflejan o emiten mucho más en el visible o infrarrojo, lo que hace más práctico detectarlos en esas bandas.
          Aquí te dejo una imagen de Júpiter visto por ALMA. Si lo podemos ver, también podríamos con exoplanetas.
          https://www.almaobservatory.org/es/audiencias/alma-revela-interior-de-tormentas-de-jupiter/
          Estos mapas en longitudes de onda milimétricas complementan los mapas obtenidos en longitudes de onda centimétricas por el Very Large Array de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos”, señala Bryan Butler, del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos. “Ambos mapas corresponden a zonas inferiores a las nubes observadas en longitudes de onda ópticas y muestran gases con altas concentraciones de amoníaco que suben hasta formar las capas superiores de nubes (zonas) y aire con poco amoníaco que se hunde (cinturones)”.

          «Los resultados actuales muestran magníficamente lo que se puede lograr en ciencia planetaria cuando un objeto se estudia con varios observatorios y en varias longitudes de onda», explica Eric Villard, astrónomo de ALMA que forma parte del equipo de investigación. «ALMA, con su sensibilidad y resolución espectral sin precedentes en las longitudes de onda de radio, trabajó con éxito junto con otros observatorios importantes en todo el mundo, para proporcionar los datos que permitan una mejor comprensión de la atmósfera de Júpiter».

      2. Sin saber del tema, me parece razonable que desde esas nubes haya emisiones de un rango muy amplio de frecuencias. No puede producir lo mismo el choque y combinación de 2 átomos que el calor producido por un choque de dos planetesimales que los destruye.
        No faltarán imágenes para asombrarnos de lo distinto que se ve todo al cambiar el «color del cristal» con que lo miremos.

  2. Pienso que ALMA es uno de los nombres que mejor definen a su poseedor, realmente estas imágenes se han construido en el inmaterial espacio que ofrece la informática, un sitio con alma, un lugar donde todas las fuentes de información convergen para recrear en un modo que se pueda compartir una realidad que ha existido a distancias colosales y difíciles incluso de imaginar.
    Por esas pequeñas cosas es por lo que uno se siente un poco orgulloso de pertenecer a la especie humana, lastima que el orgullo se marchita rápido al salir se sitios como este y volver a ser bombardeado con las demás noticias de origen humano, bélicas o sinsentido que inundan el espacio vital.
    Gracias Daniel por compartir estos pequeños momentos que nos permiten converger en este lugar, también inmaterial, un lugar que sin duda nos ha capturado por la influencia de nuestros ancestrales genes, este lugar que quizás tenga mucho que ver con el concepto ALMA.

  3. OT: Jeff Bezos dispuesto a pagar varios billions para que la NASA le encargue un segundo lander lunar HLS.

    https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=46645.msg2267738#msg2267738

    Creo que Jeff tiene claro que el GAO ratificará la decisión de la NASA de elegir la Moonship.

    Después de haber paralizado el proyecto con su reclamación…
    …después de haber recurrido al lobbismo con la senadora…
    …ahora se le ocurre cubrir una parte del desarrollo con su dinero, que es lo que debería haber hecho de entrada (como SpX).

    Si funciona, creo que son excelentes noticias. Si el coste es razonable, mejor tener dos sistemas que uno.
    Ya era hora de abrir la cartera, Jeff.

    1. «Blue Origin cubrirá el déficit de fondos presupuestarios de HLS al renunciar a todos los pagos en el año fiscal actual y los dos próximos años fiscales hasta $ 2 mil millones para que el programa vuelva a encarrilarse ahora mismo. Esta oferta no es un aplazamiento, sino una renuncia total y permanente a esos pagos. Esta oferta proporciona tiempo para que las acciones de apropiación del gobierno se pongan al día.

      Blue Origin, a su propio costo, contribuirá al desarrollo y lanzamiento de una misión de pionero a la órbita terrestre baja del elemento de descenso lunar para eliminar aún más los riesgos de desarrollo y programación. Esta misión de explorador se ofrece además del plan básico de realizar una misión de aterrizaje sin tripulación precursora antes de arriesgar a los astronautas a la Luna. Esta contribución al programa supera y supera los más de $1B de contribución corporativa citada en nuestra propuesta de Opción A que financia elementos como nuestro motor de aterrizaje lunar BE-7 de desarrollo privado y el almacenamiento indefinido de hidrógeno líquido en el espacio. Todas estas contribuciones se suman a la exención de pagos de $2 mil millones mencionada anteriormente.

      Finalmente, Blue Origin aceptará un contrato firme a precio fijo para este trabajo, cubrirá cualquier sobrecoste de desarrollo del sistema y protegerá a la NASA de las preocupaciones sobre la escalada de costos de los socios.»

      Me parece muy bien, pero creo que Jeff no es consciente del peligro que corre con sus socios, Lockheed y Northrop, al hacerse cargo de los sobrecostes.
      Viendo las ganas de Jeff de realizar un lander lunar, sus socios pueden exprimirlo en su beneficio.

  4. Si ALMA puede con PDS 70c a 400 años luz porque no logra captar indicios del planeta X acá en nuestro sistema estelar y a menos de 1 mes luz? Primero hay que hallarlo en infrarojo pero será que sencillamente, barriendo todo el gran angular que ALMA barre, no existe?

    1. Es que lo del gran angular de ALMA te lo has inventado, es más bien todo lo contrario.
      Por cierto, un día observando la pareja de Alfa Centauro apareció por ahí en medio «algo» pero me parece que al final dijeron que era ruido o no fueron capaces de volver a captarlo. Habría sido mucha casualidad.

    2. Es que, Wachovsky, esa distancia de «menos de un mes luz», multiplicado por TODA la extensión de la órbita a esa distancia, que no se sabe a qué distancia en realidad estaría tal hipotético cuerpo, NI EN QUÉ PLANO ORBITAL, unido que, ALMA, de «gran angular», nada de nada… y sumado a que no se sabe si ese hipotético cuerpo emite una cantidad significativa de calor detectable… pues es como buscar la proverbial aguja en un pajar… del tamaño de España.

  5. Respuesta a José Antonio Fernández que quedó medio perdido en la página anterior.

    Hola José Antonio. Una larga historia detrás de este comentario que te voy a hacer y 30 años de reflexión.

    La evolución se da en varios planos o órdenes. Se corre el serio riesgo y se cae en el mismo de pensar que el orden físico es el único que existe. Es un desorden (si se quiere decir) que se da hace muchísimo tiempo. Las realidades existenciales o que existen y que podemos observar son por lo menos 4. Y en realidad acceder a la mayor cantidad de ellas es acceder a la mayor cantidad, calidad o capacidad evolutiva.

    Esas cuatro realidades distintas que son de distinto Orden son: la física, la inteligencia, la afectiva o capacidad de amar y la espiritual.
    La capacidad de pensar, de amar, y espiritual de alguna manera se escinden de la realidad física (aunque las 4 mantienen una interrelación entre sí) y forman una nueva realidad de distinto Orden. No todos los animales la tienen y no todos la tienen en el mismo grado de desarrollo.

    Si nos quedamos sólo en el plano físico por supuesto que seguramente los microbios son las mejores máquinas evolutivas de la creación. Pueden pasar cualquier cantidad de catástrofes de cualquier magnitud y ellos siempre (genéricamente hablando) van a estar allí.

    Pero si te fijás bien, de la organización física, la evolución va generando un nuevo orden a partir el de una organización interior básica y de una capacidad también básica de ir relacionándose con el medio exterior que lo rodea.

    Estas capacidades se van explayando de a poco y generando cierto grado de inteligencia más elemental primero y más elaborada después. No es lo mismo un microbio que tiene más bien acción-reacción que una concha de mar, una hormiga, un ratón, un elefante, un mono o un hombre.

    También con la evolución, el grado de afecto y de interrelación entre los miembros de una misma especie más evolucionada va generando la capacidad afectiva y de amar. Podemos explayarnos con más tiempo en otro momento.

    Luego, por fin, hay un cuarto orden evolutivo al que no todos llegan a ver o alcanzan en plenitud que es el orden espiritual. Por medio del mismo, de los que hemos tenido la suerte de tener un encuentro personal e íntimo con Dios, este nuevo orden nos da la capacidad de darnos cuenta que no sólo somos algo físico, intelectual o afectivo, que hay algo mucho más grande y trascendental que somos y que nos hace trascender mucho más allá que lo meramente físico. Para explayarnos también sobre esto con más tiempo en otro momento 😊.

    Por ello mi estimado José Antonio si a mí me dan la capacidad de elegir evolutivamente hablando entre ser un microbio anticatástrofes, entre ser la La medusa Turritopsis nutricula que es prácticamente inmortal, el tiburón de Groenlandia que vive 400 años o un animal como por ejemplo el hombre que vive unos 80 años, aunque tan sólo fuera por un solo día, que entienda, que ame y que tenga espíritu me quedo sin pensarlo por este último.

    Un gran abrazo.

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Por Daniel Marín, publicado el 25 julio, 2021
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