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Este sistema de estrellas cuádruple no se parece a nada que hayamos visto antes

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El disco protoplanetario perpendicular a la órbita de su par interno. El par externo no aparece en la imagen.
Imagen: University of Warwick/Mark Garlick

Usando el radiotelescopio ALMA, unos astrónomos han descubierto un disco protoplanetario inusualmente inclinado dentro de un doble sistema estelar binario, una situación sobre la que hasta el momento solo se había teorizado

Los sistemas de estrellas cuádruples con dos pares binarios no son algo inusual, ni tampoco resulta extraño que se haya descubierto un disco protoplanetario circundante (un anillo de gas y polvo que se solidifica gradualmente y puede formar planetas). Un sistema estelar ubicado a 146 años luz de la Tierra, llamado HD 98800, tiene todas estas cosas, pero como revela una nueva investigación publicada en Nature Astronomy, este sistema presenta un disco protoplanetario excepcionalmente extraño.

El HD 98800 tiene un par binario interno de estrellas y otro externo. El par interior, llamado BaBb, está muy cerca entre si, alrededor de 1 UA, que es la distancia promedio de la Tierra al Sol. Su par externo, llamado AaAb, está mucho más lejos, a 54 UA, una distancia mucho mayor que la separación existente entre Plutón y el Sol (40 UA). Pero este segundo par lo puedes obviar, lo interesante es lo que ocurre con el par interno y el disco que lo rodea.

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Normalmente, un disco protoplanetario descansa en el mismo plano que el plano orbital de su pareja binaria de estrellas. Pero esto no es lo que ocurre con el HD 98800: su disco protoplanetario es perpendicular al plano del par binario. Está en una configuración polar, donde en lugar de ir de este a oeste, va de norte a sur, por así decirlo. Aquí va otra analogía: el par binario interno es como dos caballos que giran en un tiovivo, mientras que el disco protoplanetario es como una noria gigante que tiene el tiovivo en su centro.

Antes de este descubrimiento, solo se había teorizado sobre este tipo de sistemas como el HD 98800.

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“Los discos ricos en gas y polvo se ven alrededor de casi todas las estrellas jóvenes, y sabemos que al menos un tercio de los que orbitan estrellas individuales forman planetas”, dijo Grant Kennedy, astrónomo de la Universidad de Warwick y el autor principal del nuevo estudio. “Algunos de estos planetas terminan desalineados con el giro de la estrella, por lo que nos hemos estado preguntando si algo similar podría ocurrir con los planetas circumbinarios. Esta particular desalineación tenía que ser posible teóricamente, pero nunca habíamos encontrado un ejemplo real”.

Los astrónomos conocen el HD 98800 desde hace varios años. Lo primero que hicieron fue seguir los movimientos de sus estrellas internas para ver cómo se movían entre sí. Más tarde, utilizando el radiotelescopio ALMA, el equipo de Kennedy pudo inspeccionar el sistema y determinar la orientación del anillo protoplanetario que rodea al par binario interno.

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A pesar de esta configuración tan extraña, resulta fascinante como el HD 98800 aún tiene características relacionadas con una formación planetaria temprana.

“Esto significa que la formación de planetas al menos puede iniciarse en estos discos circumbinarios polares”, explicó Kennedy. “Si el resto del proceso de formación del planeta puede ser llevado a cabo, podría haber toda una población de planetas circumbinarios desalineados que aún no hemos descubierto, y tendríamos que considerar cosas como extraños cambios estacionales.

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Imagen: University of Warwick/Mark Garlick

Pero mientras que la formación planetaria da comienzo, no está claro hasta qué punto los planetas pueden formarse y mantenerse estables en un sistema tan aparentemente caótico. Sin embargo, si existieran planetas o planetesimales, lo que verías desde este objeto sería espectacular. Si estuvieses de pie sobre uno de estos planetesimales, verías cómo el arco del disco protoplanetario se extiende desde el horizonte, pasa directamente sobre tu cabeza y se vuelve a meter en el horizonte detrás de ti. Mientras tanto, en un punto a lo largo del disco, habría dos estrellas rodeando el disco protoplanetario. Lo que verías sería algo parecido a lo que muestra la imagen de la derecha.

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“Este es un resultado muy emocionante”, dijo a Gizmodo Konstantin Batygin, un astrónomo de Caltech que no tiene relación con esta nueva investigación. “Las configuraciones de este tipo son exactamente lo que uno esperaría de la interacción entre la gravedad y la disipación interna dentro de un disco protoplanetario. Este descubrimiento demuestra que los modelos que se hicieron sobre este sistema dieron justo en el blanco. Seguro que se acaban descubriendo más sistemas de este tipo en el futuro”.

Daniel Tamayo, astrónomo de Princeton, también piensa lo mismo. Dijo que era un “paper fantástico” y que se trataba de un “descubrimiento hermoso e inequívoco”.

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“Es una particularidad matemática muy curiosa de la dinámica orbital que las órbitas polares giren alrededor de un sistema estelar binario y tengan una configuración tan estable”, dijo Tamayo a Gizmodo. “Han existido varios ejemplos de discos muy inclinados, pero este es el primer caso que coincide a la perfección, y es una muestra del meticuloso trabajo de los autores y las fantásticas capacidades técnicas del nuevo radiotelescopio ALMA”.

El próximo desafío para los astrónomos será que traten de identificar sistemas similares que estén en diferentes etapas de su desarrollo.

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[Nature Astronomy]

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