Basándose en las observaciones multibanda del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) de la polarización del polvo, se ha medido por primera vez la estructura del campo magnético en un disco protoplanetario. Un equipo dirigido por el Profesor Asistente de Proyectos, Satoshi Ohashi (NAOJ), investigó la polarización del polvo en el disco protoplanetario alrededor de la joven estrella HD 142527, analizando los datos de observación de ALMA de longitudes de onda de 0,9, 1, 2 y 3 mm. Como resultado, han descubierto una fuerte polarización del polvo del disco, debida principalmente al campo magnético. Además, pudieron estimar con éxito la fuerza y la estructura tridimensional del campo. Esta investigación puede ayudar a comprender el papel de los campos magnéticos en la formación de planetas.
Para estudiar el origen de la vida, es importante comprender cómo se forman los planetas similares a la Tierra. Se piensa que un planeta se forma acumulando gradualmente polvo y gas interestelar dentro de un disco protoplanetario que rodea a una estrella joven. Sin embargo, aún quedan muchos misterios por resolver sobre el entorno de formación de los planetas y las condiciones físicas en el interior del disco protoplanetario.
Uno de esos misterios es el campo magnético. Se cree que es un factor crucial para determinar la turbulencia y el movimiento de la materia en un disco protoplanetario. Sin embargo, ha sido difícil observar el campo magnético en un disco protoplanetario. El campo magnético es un campo vectorial invisible producido por un imán o una corriente eléctrica. Este campo influye en la materia y la energía, al igual que hace el campo magnético de la Tierra. Esta fuerza invisible existe en todas partes del Universo y tiene mucho que ver con la formación de estrellas y planetas.
HD 142527 es un disco protoplanetario con muchas partículas de polvo acumulándose en la parte norte (la parte superior en la figura 1) y es ahí donde se están formando los planetas.
Ohashi y su grupo de investigación llevaron a cabo observaciones de ALMA en 3 mm de la polarización del polvo en el disco protoplanetario alrededor de HD 142527. Analizaron los mecanismos de polarización combinando sus nuevos datos con los datos archivados de observaciones de ALMA de longitudes de onda de 0,9, 1 y 2 mm de HD 142527. Encontraron, en la parte sur (el lado inferior en la figura 1), el mismo patrón de polarización en todas las longitudes de onda observadas, lo que sugiere que este patrón de polarización caracterizado (el vector de polarización es el mismo que la dirección radial del disco y tiene una fuerte polarización superior al 10%) es causado por el campo magnético.
Además, el grupo de investigación descubrió que la dirección del campo magnético varía ligeramente a lo largo de la dirección de rotación del disco. Pensaron que estos cambios de dirección están causados por la estructura tridimensional del campo magnético. Estimaron que la intensidad del campo magnético es de unos 0,3 miligauss a lo largo de la dirección de rotación y de unos 0,1 miligauss tanto en la dirección vertical como en la dirección hacia la estrella central. El equipo sugiere que esta estructura tridimensional podría crear un fuerte campo de turbulencias dentro del disco.
Hasta ahora se han encontrado muchos discos protoplanetarios, pero ésta es la primera vez que se puede observar la estructura detallada del campo magnético. Curiosamente, no se esperaba teóricamente que el campo magnético tuviera un cierto nivel de fuerza hacia la estrella central y en la dirección vertical del disco alrededor de una estrella joven como HD 142527, por lo que se necesitan más investigaciones.
Satoshi Ohashi afirma: “Hemos encontrado las condiciones para observar el campo magnético en un disco protoplanetario y hemos proporcionado un método para medir la estructura tridimensional y la fuerza del campo magnético. Por tanto, nuestros hallazgos pueden ser de gran ayuda para las futuras observaciones de los campos magnéticos de los discos protoplanetarios”. Por otro lado, durante la formación de planetas como la Tierra, en condiciones muy turbulentas los granos de polvo interestelar chocan entre sí a gran velocidad y se autodestruyen, lo que podría impedir la formación de planetas. Aunque esta vez hemos observado el campo magnético relativamente lejos de la estrella central, en el futuro será importante observar los campos magnéticos en los lugares de formación de planetas cercanos a las estrellas centrales, como la Tierra. Nuestros hallazgos allanarán el camino a futuras investigaciones para comprender cómo influye el campo magnético en la formación de planetas».
Información adicional
Esta investigación fue publicada en Nature Astronomy el 5 de febrero de 2025 con el título «Observationally derived magnetic field strength and 3D components in the HD 142527 disk» (DOI: 10.1038/s41550-024-02454-x).
Este proyecto también cuenta con el apoyo de subvenciones de la Sociedad Japonesa para el Fomento de la Ciencia (KAKENHI: Nos. JP20K14533, JP20K04017, JP20H00182, JP22H01275, JP23K22546, JP23K03463, JP24K07097).
El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), socio de ALMA en nombre de Asia del Este.
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
Imágenes
Figura 1. Observación de ALMA en 0,9 mm del disco protoplanetario que rodea a HD 142527, con una ilustración artística de la estructura del campo magnético medida a partir de la polarización del polvo observada en la parte sur del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al.
Figura 2. Ilustración de la estructura del campo magnético en el disco protoplanetario que rodea a HD 142527. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al.
Fuente y Fotografías ®ALMA Observatory
