Acumulación de polvo alrededor del protoplaneta PDS 70 b
Los científicos encuentran polvo acumulándose cerca de PDS 70 b, sugiriendo la formación de cuerpos troyanos.
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Tabla de contenidos
Observaciones recientes del protoplaneta PDS 70 han dado pistas interesantes sobre la acumulación de polvo en regiones específicas alrededor de sus planetas. PDS 70 es un objetivo único para estudiar cómo se forman los planetas porque se sabe que tiene dos Protoplanetas, PDS 70 b y PDS 70 c. Estos planetas todavía se están formando en un disco de gas y polvo a su alrededor, lo que convierte al sistema en un laboratorio excelente para explorar el desarrollo planetario temprano.
El Contexto de los Discos protoplanetarios
Los discos protoplanetarios son el material que queda después de la formación de estrellas. Están compuestos de gas y polvo que pueden agruparse para formar planetas. En estos discos, los científicos han observado varias estructuras como huecos y anillos, que pueden indicar la presencia de planetas en formación. Algunas características en estos discos se piensan que son áreas donde el material se junta debido a la influencia gravitacional de los planetas en formación, haciendo que algunas regiones sean más interesantes para estudiar que otras.
El Rol de los Cuerpos Troyanos
Los cuerpos troyanos son pequeños objetos que comparten una órbita con un planeta más grande, ubicados en puntos especiales conocidos como puntos lagrangianos. Estos puntos se encuentran a unos 60 grados adelante o detrás del planeta en su órbita. En nuestro propio sistema solar, los troyanos se pueden encontrar cerca de Júpiter. El objetivo de investigaciones recientes es averiguar si cuerpos similares podrían existir alrededor de otros planetas, particularmente durante su formación.
PDS 70 y Sus Características Únicas
PDS 70 es particularmente interesante porque se ha confirmado que tiene dos protoplanetas, y están situados en un disco protoplanetario estructurado. El disco tiene una cavidad que parece que ambos planetas han esculpido mientras se forman. Se han realizado observaciones en longitudes de onda infrarrojas y submilimétricas, lo que nos ayuda a ver las diferentes estructuras dentro de este disco.
La Búsqueda de Polvo Coorbital
Como parte de un proyecto en curso, los científicos han reanalizado datos existentes del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para buscar polvo que puede estar acumulándose en las regiones lagrangianas alrededor de PDS 70 b. Usaron técnicas de imagen de alta resolución para mirar de cerca las áreas alrededor de la órbita del planeta, enfocándose en dónde podría recolectarse el polvo debido a las fuerzas gravitacionales.
A través de este trabajo, encontraron signos de emisión de polvo alrededor de la región lagrangiana de PDS 70 b. Las señales que detectaron eran lo suficientemente significativas como para sugerir que podría haber material recolectándose allí, posiblemente indicando las primeras etapas de formación de cuerpos troyanos.
Estimando la Masa de polvo
Para tener una idea de cuánto polvo podría haber, los científicos realizaron cálculos basados en las señales observadas. Estimaron que la masa de polvo podría variar desde una pequeña fracción de una masa solar hasta un par de masas solares. Este rango muestra que, aunque podría no haber una gran cantidad de polvo, la presencia de cualquier polvo en estas regiones es notable.
Importancia de los Hallazgos
Encontrar polvo en la región lagrangiana de un protoplaneta es un desarrollo emocionante. Si se confirma, esto apoyaría la idea de que los cuerpos troyanos pueden formarse durante las etapas tempranas del desarrollo planetario. También podría proporcionar valiosos conocimientos sobre las condiciones que ayudan a que el material se agrupe en estas regiones específicas.
Se planean futuras observaciones para investigar más sobre la presencia de este polvo y potencialmente rastrear su movimiento. Poder detectar el movimiento coorbital de PDS 70 b y su polvo asociado proporcionaría evidencia sólida sobre la existencia de cuerpos troyanos formándose en este entorno.
Predicciones para Futuras Observaciones
Los científicos han predicho que con más observaciones, las interacciones coorbitales entre PDS 70 b y su polvo podrían ser detectadas tan pronto como en febrero de 2026. Si logran realizar observaciones con la misma precisión y calidad de antes, mejorarían mucho sus posibilidades de confirmar la presencia de material coorbital.
Conclusión
La detección tentativa de acumulación de polvo en la región lagrangiana de PDS 70 b significa un paso prometedor en nuestra comprensión de cómo se forman los planetas y sus cuerpos acompañantes. A medida que continúe la investigación, los hallazgos pueden servir como base para descubrir los misterios del desarrollo planetario, especialmente en relación con los roles que los cuerpos troyanos pueden desempeñar en varios sistemas planetarios.
La existencia de estos cuerpos y sus propiedades puede proporcionar más información sobre la evolución de los sistemas planetarios. Tales descubrimientos fomentan la exploración continua de sistemas jóvenes y en evolución en busca de estructuras y fenómenos similares. Con mejoras en las técnicas de observación, los investigadores esperan hacer hallazgos más definitivos sobre la naturaleza de estos protoplanetas y su polvo acompañante.
Al estudiar estos procesos, los científicos esperan pintar un cuadro más claro de la formación planetaria, acercándose a entender los comienzos de nuestro propio sistema solar y el potencial para fenómenos similares en sistemas planetarios distantes.
Título: Tentative co-orbital submillimeter emission within the Lagrangian region L5 of the protoplanet PDS 70 b
Resumen: Context: High-spatial resolution Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) data have revealed a plethora of substructures in protoplanetary disks. Some of those features are thought to trace the formation of embedded planets. One example is the gas and dust that accumulated in the co-orbital Lagrangian regions $L_4$/$L_5$, which were tentatively detected in recent years and might be the pristine material for the formation of Trojan bodies. Aims: This work is part of the TROY project, whose ultimate goal is to find robust evidence of exotrojan bodies and study their implications in the exoplanet field. Here, we focus on the early stages of the formation of these bodies by inspecting the iconic system PDS 70, the only confirmed planetary system in formation. Methods: We reanalyzed archival high-angular resolution Band 7 ALMA observations from PDS 70 by doing an independent imaging process to look for emission in the Lagrangian regions of the two detected gas giant protoplanets, PDS 70 b and c. We then projected the orbital paths and visually inspected emission features at the regions around the $L_4$/$L_5$ locations as defined by $\pm$ 60$^{\circ}$ in azimuth from the planet position. Results: We found emission at a $\sim$4-$\sigma$ level ($\sim$6-$\sigma$ when correcting from a cleaning effect) at the position of the $L_{5}$ region of PDS 70 b. This emission corresponds to a dust mass in a range of 0.03- 2 M$_{Moon}$, which potentially accumulated in this gravitational well. Conclusions: The tentative detection of the co-orbital dust trap that we report requires additional observations to be confirmed. We predict that we could detect the co-orbital motion of PDS 70 b and the dust presumably associated with $L_5$ by observing again with the same sensitivity and angular resolution as early as February 2026.
Autores: Olga Balsalobre-Ruza, Itziar de Gregorio-Monsalvo, Jorge Lillo-Box, Nuria Huélamo, Álvaro Ribas, Myriam Benisty, Jaehan Bae, Stefano Facchini, Richard Teague
Última actualización: 2023-07-24 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2307.12811
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.12811
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
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