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PDS 70

PDS 70 ( V1032 Centauri ) es una estrella T Tauri muy joven en la constelación de Centauro . Ubicada a 370 años luz (110 pársecs ) de la Tierra, tiene una masa de 0,76 M☉ y apro...

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PDS 70 ( V1032 Centauri ) es una estrella T Tauri muy joven en la constelación de Centauro . Ubicada a 370 años luz (110 pársecs ) de la Tierra, tiene una masa de 0,76 M☉ y aproximadamente 5,4 millones de años. [ 3 ] La estrella tiene un disco protoplanetario que contiene dos exoplanetas nacientes , llamados PDS 70b y PDS 70c, que han sido fotografiados directamente por el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral , así como un tercer protoplaneta no confirmado. PDS 70b fue el primer protoplaneta confirmado en ser fotografiado directamente. [ 8 ] [ 9 ] [ 3 ] 

Descubrimiento y denominación

Una curva de luz para PDS 70 (también conocido como V1032 Centauri), trazada a partir de datos de TESS [ 10 ].

Las siglas "PDS" en el nombre de esta estrella corresponden a Pico dos Dias Survey, un estudio que buscaba estrellas presecuencia principal basándose en los colores infrarrojos de la estrella medidos por el satélite IRAS . [ 11 ] PDS 70 fue identificada como una estrella variable T Tauri en 1992, a partir de estos colores infrarrojos. [ 12 ] El brillo de PDS 70 varía cuasiperiódicamente con una amplitud de unas pocas centésimas de magnitud en luz visible. [ 13 ] Las mediciones del período de la estrella en la literatura astronómica son inconsistentes, oscilando entre 3,007 días y 5,1 o 5,6 días. [ 14 ] [ 15 ]

Disco protoplanetario

El disco protoplanetario de PDS 70 con el nuevo planeta PDS 70b (derecha).

El disco protoplanetario alrededor de PDS 70 fue hipotetizado por primera vez en 1992 [ 16 ] y completamente fotografiado en 2006 con un coronógrafo de máscara de fase en el VLT. [ 2 ] El disco tiene un radio de aproximadamente140 ua  . En 2012 una gran brecha (~ Se descubrió una anomalía de 65 ua en el disco, que se pensó que era causada por la formación planetaria. [ 7 ] [ 17 ]

Posteriormente se descubrió que la brecha tenía múltiples regiones: los granos de polvo grandes estaban ausentes hasta las 80  ua, mientras que los granos de polvo pequeños solo estaban ausentes hasta el rango previamente observado.65  ua . Existe una asimetría en la forma general del hueco; estos factores indican que probablemente hay múltiples planetas que afectan la forma del hueco y la distribución del polvo. [ 18 ]

El telescopio espacial James Webb se ha utilizado para detectar vapor de agua en la parte interior del disco, donde podrían estar formándose planetas terrestres . [ 19 ] [ 20 ]

Sistema planetario

En los resultados publicados en 2018, se obtuvo una imagen de un planeta en el disco, denominado PDS 70 b, con el generador de imágenes de planetas SPHERE en el Very Large Telescope (VLT). [ 3 ] [ 9 ] Con una masa estimada en varias veces mayor que la de Júpiter , [ 24 ] se cree que el planeta tiene una temperatura de alrededor de 1200 K (930 °C ; 1700 °F ) [ 25 ] y una atmósfera con nubes; [ 9 ] su órbita tiene un radio aproximado de 20,8 UA (3110 millones de kilómetros) , [ 24 ] tardando alrededor de 120 años en completar una revolución. [ 22 ]     

El espectro de emisión del planeta PDS 70 b es gris y sin rasgos distintivos, y no se detectaron especies moleculares hasta 2021. [ 26 ]

Un segundo planeta, denominado PDS 70 c, fue descubierto en 2019 utilizando el espectrógrafo de campo integral MUSE del VLT . [ 27 ] El planeta orbita su estrella anfitriona a una distancia de 34,3 UA (5130 millones de kilómetros) , más lejos que PDS 70 b. [ 24 ] PDS 70 c está en una resonancia orbital cercana a 1:2 con PDS 70 b, lo que significa que PDS 70 c completa casi una revolución cada vez que PDS 70 b completa casi dos. [ 27 ]  

discos circumplanetarios

Los modelos predicen que PDS 70 b ha adquirido su propio disco circumplanetario (CPD). [ 8 ] [ 28 ] El CPD fue inicialmente respaldado por observaciones en 2019, [ 29 ] sin embargo, en 2020 se presentó evidencia de que los datos actuales favorecen un modelo con un solo componente del planeta. [ 30 ] La tasa de acreción se midió en al menos 5 • 10 −7  masas de Júpiter por año. [ 31 ] Un estudio de 2021 con métodos y datos más recientes sugirió una tasa de acreción menor de(1,4 ± 0,2) × 10 −8 M J  por año. [ 32 ] No está claro cómo conciliar estos resultados entre sí y con los modelos de acreción planetaria existentes; futuras investigaciones sobre mecanismos de acreción y producción de emisiones Hα deberían aportar claridad. [ 33 ]

En julio de 2019, astrónomos que utilizaban el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) informaron de la primera detección de un disco circumplanetario formador de lunas . El disco se detectó alrededor de PDS 70 c, con un disco potencial observado alrededor de PDS 70 b. [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] Los dos planetas y la superposición de PDS 70 c y el disco protoplanetario fueron confirmados por investigadores liderados por Caltech que utilizaban el Observatorio WM Keck en Mauna Kea , cuya investigación se publicó en mayo de 2020. [ 37 ] Una imagen del disco circumplanetario alrededor de PDS 70 c separado del disco protoplanetario confirmó finalmente el disco circumplanetario y se publicó en noviembre de 2021. [ 38 ]

En 2025, dos estudios encontraron acreción variable a partir de la línea de emisión H-alfa variable para los planetas b y c. Un trabajo utilizó Magellan /MagAO-X y el otro, Hubble . El planeta b mostró una tendencia general de atenuación, con una disminución de brillo de un factor de 4,6. El planeta c aumentó su brillo en un factor de 2,3 entre 2023 y 2024. Las observaciones de MagAO-X también sugieren, en razonable concordancia con un modelo de luz dispersa predicho de un CPD, que ambos planetas están rodeados por un disco compacto con un radio de aproximadamente 3 unidades astronómicas . [ 39 ] [ 40 ]

Afirmación del planeta d

Las observaciones de VLT/SPHERE mostraron un tercer objeto a 0,12 segundos de arco de la estrella. Su espectro es muy azul, posiblemente debido a la luz estelar reflejada en el polvo. Podría ser una característica del disco interno. Todavía existe la posibilidad de que este objeto sea un objeto de masa planetaria envuelto por una envoltura de polvo. Para este segundo escenario, la masa del planeta sería del orden de unas pocas decenas de M 🜨 . [ 22 ] Las observaciones de JWST NIRCam también detectaron este objeto. Está ubicado a alrededor de 13,5 UA y, si es un planeta, estaría en una resonancia de movimiento medio 1:2:4 con los otros protoplanetas. [ 41 ] En 2025, un equipo combinó observaciones de VLT/SPHERE , VLT/NaCo, VLT/SINFONI y JWST/NIRcam y detectó el movimiento kepleriano del candidato. El candidato a planeta se detecta en nueve épocas que abarcan nueve años de observaciones. La órbita podría estar en resonancia con los otros planetas. El espectro en el infrarrojo es mayormente consistente con la estrella PDS 70, pero más allá de 2,3 μm se detectó un exceso infrarrojo . Este exceso podría ser producido por la emisión térmica del protoplaneta, por polvo circumplanetario , variabilidad o contaminación. La fuente podría no ser puntual. Por lo tanto, se interpreta como una estela espiral externa del protoplaneta d con una envoltura polvorienta. Una característica del disco interno es una explicación alternativa para el candidato d. [ 21 ] Las simulaciones de disco planetario sugieren que el acoplamiento de resonancia de movimiento medio 1:2:4 de PDS 70 "d" con b y c permitirá que el sistema permanezca estable en la configuración actual durante al menos mil millones de años, mucho después de que el disco se haya disipado por completo. [ 42 ]

Otro candidato, denominado "CC3", es consistente con un planeta a 5,6 UA, pero también podría ser un artefacto de la función de dispersión de punto (PSF) . También podría tratarse de un cúmulo y del mismo fenómeno que el planeta "d" del JWST y "CC1" del Hubble, ya que los tres candidatos tienen un ángulo de posición similar . [ 39 ]

En un estudio de 2026, el planeta d no fue detectado nuevamente en la posición esperada a pesar de la sensibilidad de VLTI/GRAVITY+ , lo que sugiere que debería ser un cúmulo de polvo en lugar de un planeta. Esta situación es similar a la de la estrella Fomalhaut (véase Fomalhaut b ). [ 43 ]

Posible cuerpo coorbital

En julio de 2023, se anunció la probable detección de una nube de escombros en órbita con el planeta PDS 70 b. Se cree que estos escombros tienen una masa de entre 0,03 y 2 veces la de la Luna , y podrían ser evidencia de un planeta troyano o de uno en proceso de formación. [ 44 ] [ 45 ]

Véase también

Notas

Referencias

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  • Vídeo (1:20) − Disco circumplanetario formador de lunas en YouTube ( ESO ; julio de 2021)