Una nueva investigación encuentra que los planetas jóvenes son estructuras planas, no esféricas

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Simulación de un planeta joven visto desde arriba (izquierda) y desde un lado (derecha). crédito: arXiv (2024). doi: 10.48550/arxiv.2402.01432

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Simulación de un planeta joven visto desde arriba (izquierda) y desde un lado (derecha). crédito: arXiv (2024). doi: 10.48550/arxiv.2402.01432

Astrofísicos de la Universidad de Central Lancashire (UCLan) han descubierto que los planetas tienen formas planas, como los planetas inteligentes, poco después de formarse, en lugar de ser esféricos como se pensaba anteriormente.

La investigación es aceptada para publicación en Cartas de Astronomía y AstrofísicaExplica que los protoplanetas, que son planetas muy pequeños que se formaron recientemente alrededor de estrellas, son estructuras planas llamadas esferoides achatados. La hoja puede estar actualizada. para conseguirlo Sobre el arXiv Servidor de impresión avanzado.

El equipo, del Instituto Jeremiah Horrocks de Matemáticas, Física y Astronomía de la UCL, utilizó simulaciones por computadora para modelar la formación de planetas de acuerdo con la teoría de la inestabilidad del disco, que sugiere que los protoplanetas se forman en cortos períodos de tiempo a partir de la ruptura de los grandes discos giratorios de un planeta. . Un gas denso orbita alrededor de estrellas jóvenes.

Utilizando este enfoque, el equipo determinó las propiedades del planeta, las comparó con las observaciones y examinó el mecanismo de formación de los planetas gigantes gaseosos. Se centraron en estudiar las formas de los planetesimales y cómo estos planetas pueden convertirse en grandes planetas gigantes gaseosos, incluso más grandes que Júpiter. También examinaron las propiedades de los planetas que se forman bajo una variedad de condiciones físicas, como la temperatura ambiente y la densidad del gas.

El Dr. Adam Fenton, un reciente Ph.D. Estudiante, dirigió la investigación. Dijo: «En las últimas tres décadas se han descubierto muchos exoplanetas, que son planetas que orbitan alrededor de estrellas en otros sistemas solares fuera del nuestro. Aunque se han observado varios miles de ellos, aún no está claro cómo se formaron».

«Se cree que se forman a través de la 'acreción del núcleo', un crecimiento gradual de partículas de polvo que se unen para formar objetos cada vez más grandes en escalas de tiempo largas, o directamente mediante la ruptura de grandes discos protoestelares que giran alrededor de estrellas jóvenes». En periodos de tiempo cortos, lo que llamamos teoría de la inestabilidad del disco.

“Esta teoría es atractiva debido al hecho de que los planetas grandes pueden formarse muy rápidamente a grandes distancias de su estrella anfitriona, lo que explica algunas observaciones de exoplanetas.

«Fue un proyecto computacional extremadamente desafiante que requirió medio millón de horas de CPU en las instalaciones de DiRAC HPC en el Reino Unido. Pero los resultados fueron sorprendentes y valieron la pena el esfuerzo».


Simulación por computadora de planetas formándose en un disco protoestelar. crédito: arXiv (2024). doi: 10.48550/arxiv.2402.01432

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Simulación por computadora de planetas formándose en un disco protoestelar. crédito: arXiv (2024). doi: 10.48550/arxiv.2402.01432

El Dr. Dimitris Stamatelos, profesor de Astrofísica de la UCL y coinvestigador, dijo: «Hemos estado estudiando la formación planetaria durante mucho tiempo, pero nunca antes habíamos pensado en investigar la forma de los planetas a medida que se formaban en simulaciones. Siempre habíamos asumido que eran esférico.” .

«Nos sorprendió mucho que resultaran ser objetos esféricos achatados, muy similares a los objetos inteligentes».

La confirmación observacional de la forma plana de los planetas jóvenes puede responder a la pregunta crucial de cómo se forman los planetas, sugiriendo el modelo de inestabilidad de disco actualmente menos favorecido, en lugar de la teoría estándar de formación de planetas de acreción del núcleo.

Los investigadores también descubrieron que los nuevos planetas crecen a medida que cae material sobre ellos, principalmente desde sus polos y no desde sus ecuadores.

Estos resultados tienen implicaciones importantes para las observaciones de planetas menores, porque indican que la forma en que aparecen los planetas a través de un telescopio depende del ángulo de visión. Este tipo de observaciones de planetas jóvenes son importantes para comprender el mecanismo de formación de planetas.

Los investigadores están dando seguimiento a este descubrimiento con modelos computacionales mejorados para estudiar cómo la forma de estos planetas se ve afectada por el entorno en el que se forman y para determinar su composición química para compararla con futuras observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST).

Las observaciones de planetas jóvenes han sido posibles en los últimos años gracias a instalaciones de observación como el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) y el Very Large Telescope (VLT).

más información:
Adam Fenton et al., La estructura 3D de protoplanetas con inestabilidades de disco, arXiv (2024). doi: 10.48550/arxiv.2402.01432

Introducción a la astronomía y la astrofísica.

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