Los astrónomos han monitoreado el joven sistema estelar binario SVS 13 durante décadas. Los astrónomos no saben mucho acerca de cómo se forman los planetas alrededor de estrellas protobinarias como SVS 13, y las primeras etapas son particularmente misteriosas. Un nuevo estudio basado en tres décadas de investigación ha descubierto tres discos potencialmente planetarios alrededor de la estrella binaria.
Los planetas se forman cuando el material de un disco de polvo y gas se acumula alrededor de una estrella joven llamada disco protoplanetario. La mayoría de los modelos científicos de acumulación planetaria se basan en estrellas individuales como nuestro Sol. Pero la mayoría de las estrellas se forman en sistemas binarios, donde las interacciones gravitatorias pueden tener un enorme impacto en la formación de planetas. Los astrónomos no están tan familiarizados con la formación de planetas alrededor de estrellas binarias como les gustaría.
Esto es lo que hace que SVS 13 sea importante. El joven sistema estelar aún se encuentra en su etapa embrionaria y los astrónomos están aprendiendo mucho al observarlo. Las estrellas son embriones estelares y su masa combinada es aproximadamente igual a la masa del Sol. SVS 13 es un sistema binario cerrado, separado por unas 90 unidades astronómicas. Su período tropical es de unos 850 años. El sistema está a unos 980 años luz de distancia, lo suficientemente cerca para un estudio detallado.
La nueva investigación se basa en extensas observaciones de SVS 13 con un Very Large Array (VLA) y Atacama Large Millimeter/Subsillimeter Array (ALMA). El título del estudio es «Propiedades físicas del sistema primitivo SVS 13: dos discos circulares y un disco espiral en proceso de formación». La autora principal es Ana Carla Díaz Rodríguez de la Universidad de Manchester, y el artículo fue publicado en Astronomical Journal.
“Nuestros resultados revelaron que cada estrella tiene un disco de gas y polvo a su alrededor, además de que se está formando un disco más grande alrededor de ambas estrellas”, dijo Díaz Rodríguez. Este disco exterior muestra una estructura helicoidal que alimenta discos individuales con material, y en cada uno de ellos podrían formarse sistemas planetarios en el futuro. Esta es una clara evidencia de la existencia de discos alrededor de ambas estrellas y de la existencia de un disco común en el sistema binario”.
Las notas de VLA para SVS 13 abarcan más de tres décadas. El equipo de investigación detrás de este estudio usó esas observaciones junto con las nuevas notas de ALMA. Los datos a largo plazo han permitido a los astrónomos rastrear las órbitas de las estrellas entre sí y verificar su geometría y orientación. Información más detallada de las observaciones reveló las masas iniciales de la estrella, las masas del disco y las temperaturas del disco. Estas observaciones crearon una imagen científica detallada de las estrellas jóvenes y su sistema.
«Este trabajo muestra cómo los estudios sistemáticos cuidadosos de las estrellas jóvenes pueden proporcionar una descripción notablemente detallada de su estructura y propiedades», dijo el colaborador Gary Fuller de la Universidad de Manchester.
Cuando los astrónomos comenzaron a observar SVS hace 13 años, las observaciones ópticas mostraron la presencia de una sola estrella. Pero cuando los radiotelescopios monitorearon el sistema, resultó ser un binario cercano.
«En el IAA, comenzamos a estudiar este sistema hace veinticinco años. Nos sorprendió descubrir que SVS 13 era un binario de radio porque solo se ve una estrella en la óptica», dijo el coautor del estudio Guillem Anglada, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía.
Las estrellas jóvenes pueden ser difíciles de ver con luz óptica porque el disco protoplanetario las oscurece. Los radiotelescopios como ALMA y VLA son el instrumento preferido para observar los sistemas modernos porque las emisiones de radio son visibles a través del gas y el polvo. Hasta entonces, los astrónomos lo ven más claramente a medida que avanzan en el proceso de formación. ALMA y VLA también tienen una alta resolución angular, y los monitores pueden ver características tan grandes como de 10 a 20 AU.
SVS 13 contiene tres discos. Hay un disco que rodea a cada protoestrella y un tercer disco más grande que rodea al par. El disco más grande es helicoidal y parece estar en las primeras etapas de formación. También alimenta la materia en los dos discos más pequeños.
«Normalmente, los embriones estelares se detectan en la radio, pero solo se vuelven visibles al final del proceso de gestación. Fue muy extraño descubrir un par de estrellas gemelas, ya que una parecía haberse desarrollado mucho más rápido que la otra», dijo Anglada. Solo más grande que su compañero, pero su pellizco también se siente más grueso.
Los brazos en espiral son una de las características más emocionantes del SVS 13.
«Se han observado caracoles en varios discos protoplanetarios, y se han propuesto varios mecanismos que podrían funcionar juntos para explicar su origen, incluidas las interacciones planeta-disco, la inestabilidad gravitacional o las sombras», escribieron los autores en su artículo.
Otros investigadores han modelado brazos y discos helicoidales en sistemas como SVS 13. A Estudio 2019 Usé simulaciones numéricas para examinar sistemas como este y descubrí que «cada modelo exhibe discos terminales, brazos helicoidales y un disco circular con un orificio o cavidad interna». Este estudio también encontró que el disco circular es asimétrico.
Los autores de esta nueva investigación se refirieron a un artículo de 2019 cuando escribieron: «Este resultado de las simulaciones numéricas parece ser ampliamente consistente con nuestras observaciones de SVS 13 si el secundario fuera VLA 4A (el componente con el brazo helicoidal más prominente, S1) y la primaria era VLA 4B (con la hélice S2 rodeando esta protoestrella y conectándose a un punto indeterminado entre VLA 4A y VLA 4B)».
Desafortunadamente, los investigadores solo tienen estimaciones de masa aproximadas que muestran que VLA 4B es la estrella principal en el par binario. El equipo dice que necesitan mediciones de masa más precisas de VLA 4A y VLA 4B para expandir su trabajo. Las observaciones futuras «… deberían poder arrojar más luz sobre los bloques binarios SVS 13 e identificar de manera confiable los componentes primarios y secundarios. Esto permitirá probar modelos de evolución del sistema binario que experimentan el desarrollo de un disco circular y brazos espirales, así como es el caso del SVS 13.”
Las mediciones más precisas siempre son deseables en astronomía y, a veces, pasan décadas antes de que los astrónomos puedan obtener esas mediciones. Pero incluso con sus estimaciones de masa, el equipo de investigadores dice que sus modelos muestran que ambas estrellas pueden formar planetas.
Diseñamos varios experimentos para obtener más detalles y ver si alguna de las estrellas en ese estado podría formar planetas. Ahora hemos visto que ambas estrellas son muy pequeñas y que ambas pueden formar planetas”, dice Guillem Anglada, investigador del Instituto de Andales (IAA-CSIC) que coordina los estudios SVS 13.
Las notas del sistema también revelaron algo más. Parece que hay muchos bloques de construcción químicos complejos relacionados con la vida en los discos alrededor del sistema. El equipo identificó 30 moléculas diferentes alrededor de ambas protoestrellas, incluidas trece moléculas orgánicas complejas (COM). Los átomos son moléculas de seis o más átomos que contienen al menos un átomo de carbono. Descubrieron siete de ellos en SVS 13 por primera vez. “Esto significa que cuando los planetas comiencen a formarse alrededor de estos dos soles, los componentes básicos de la vida estarán allí”, dijo Díaz Rodríguez.
El estudio tiene cierto escepticismo, y los autores lo han dejado claro. Dicen que pueden confirmar que SVS 13 es «… un sistema multiprotoacero con al menos dos protoestrellas incrustadas, separadas por 90 au…» Desafortunadamente, no pueden descartar otras protoestrellas ya que la precisión está limitada a alrededor de 10 a 20 astronómicos. unidades. “Sin embargo”, escriben, “preferimos la interpretación en términos del sistema binario”.
La astronomía moderna incluye muchas simulaciones. Esta simulación va de la mano con las observaciones. Pero las simulaciones son tan buenas como las pruebas que puede realizar. Los autores dicen que nuestra comprensión cada vez más detallada de SVS 13 solo mejorará la simulación de sistemas binarios jóvenes como grupo.
«En conclusión, SVS 13 parece ser una excelente prueba para probar simulaciones numéricas de las primeras etapas en la formación de sistemas estelares binarios y múltiples».
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