Resumen:

Se cree que los planetas gigantes se forman de dos formas distintas: reuniendo material en torno a un núcleo sólido o mediante un proceso llamado inestabilidad gravitatoria (IG), que implica la fragmentación del material circunestelar . However, recent research suggested that gravitational instability is not as likely as previously thought. Esto se debe principalmente a que hasta ahora no se han encontrado pruebas convincentes de fragmentación de discos a escalas de formación de planetas. Nonetheless, GI is expected to be an extremely fast process in an astronomical context and the lack of evidence could just reflect the ver y low probability of observing the exact time of the disk fragmentation in any given system.

V960 Mon is a young star that is currently going through an outburst. In 2014 it suddenly became twenty times brighter than before, an event that might be related to the onset of GI. En nuestro estudio, utilizamos el instrumento SPHERE/IRDIS de ESO/VLT para tomar imágenes de luz difusa de este auspicioso objeto V960 Mon. La imagen muestra un complejo entorno de la estrella con varios brazos espirales prominentes, una firma clave en la teoría de GI. This discovery led us to go back and analyze archival data of V960 Mon taken by ALMA at millimetre wavelengths. En estos datos, encontramos varios cúmulos de polvo emitiendo radiación, dispuestos de forma similar en un brazo espiral. Creemos que estos cúmulos se formaron cuando el brazo espiral colapsó debido a su propia gravedad, tal y como predicen los modelos de IG. Al estimar la masa del material sólido de estos cúmulos, que es varias veces la masa de la Tierra, creemos que se trata de la primera prueba observacional de que la IG se produce a masas comparables a escalas planetarias. Esta observación suscitará un nuevo debate sobre la formación de planetas por IG. La detección de flujo milimétrico exige que el material del disco se encuentre actualmente en forma de aglomeraciones polvorientas, pero ¿podrán estas aglomeraciones acabar colapsando para formar planetas gigantes en el futuro? Observaciones adicionales más detalladas deberían proporcionar la respuesta.

YEMS Contexto:

Un grupo compuesto por varios miembros del YEMS observó por primera vez signos claros de Inestabilidad Gravitatoria a escala planetaria. Estas "señales" son aglomeraciones de polvo alrededor de una estrella joven que se alinean a lo largo de un brazo espiral, una característica largamente buscada ya que está predicha por la teoría mediante simulaciones numéricas. La existencia de estos cúmulos tiene bastante importancia. "Estos cúmulos de polvo podrían convertirse en núcleos de planetas gigantes", dice Sebastián Pérez, director de YEMS y parte de la investigación, "y como están bastante lejos de su estrella, esos núcleos podrían ser expulsados como planetas rebeldes, algunos de los muchos que vagan libremente por nuestra Galaxia. O tal vez empiecen a caer y sean consumidos por la estrella, ayudándola a crecer. O tal vez se rompan y aporten material de nuevo a la nube cósmica, donde podrán formarse más estrellas y planetas en el futuro. Creemos que este descubrimiento en V960 Mon puede guiar nuestras futuras búsquedas de firmas de inestabilidad gravitacional usando los nuevos instrumentos de ESO y a través de observaciones dedicadas de ALMA".

El descubrimiento fue posible gracias al uso de datos del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile y del Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA). “El instrumento VLT/SPHERE demuestra ser una herramienta excepcional capaz de captar y detectar emisiones de luz difusa procedentes de discos jóvenes", afirma Alice Zurlo, coautora y codirectora de YEMS, "Funciona captando la luz reflejada del polvo presente en el disco, que luego se detecta gracias a las capacidades del instrumento. Esto permite revelar discos extraordinariamente débiles que rodean estrellas jóvenes". En este estudio en particular, SPHERE proporcionó una imagen asombrosa del disco que rodea a V960 Mon, mostrando una serie de impresionantes brazos espirales que se extienden a lo largo de vastas distancias de cientos de unidades astronómicas." El estudio revela el poder complementario de comparar imágenes de diferentes telescopios, como por ejemplo entre el VLT y ALMA. La imagen de ALMA se muestra aquí a la derecha. "Una revelación fascinante surgió al comparar las características del disco con la imagen milimétrica de ALMA", dice Zurlo, "Se hizo evidente que los brazos espirales dentro del disco estaban sufriendo fragmentación, resultando en la formación de cúmulos con masas similares a las de los planetas".

La dedicación de YEMS al estudio de exoplanetas jóvenes podría, por tanto, partir en las primeras etapas de la formación de un planeta: antes de que el propio planeta exista. El entorno y el proceso de formación definirán las masas y la composición de los productos planetarios. ¿La formación por inestabilidad gravitatoria sería coherente con los exoplanetas que conocemos? ¿Pueden formarse lunas alrededor de planetas gigantes si se forman por inestabilidad gravitacional?

Contribución de YEMS

El trabajo está dirigido por científicos del YEMS, entre ellos P. Weber, S. Pérez, A. Zurlo, J.Miley, L. Cieza, A. Hales y M. Cárcamo.

Créditos de las imágenes: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Weber et al. (fondo del título) y Weber et al. (imágenes integradas)