Los discos protoplanetarios son considerados por los astrónomos como un verdadero laboratorio para estudiar la historia de los planetas y los sistemas que conforman. Estos objetos, discos de gas y polvo alrededor de una joven estrella, son el lugar donde se desarrollan las principales propiedades que tendrán los nuevos mundos, pero, a pesar de que se estudian hace décadas, aún es difícil detectarlos de forma directa.
Es por ello, que los expertos han ideado otras maneras de entender sus características, principalmente a través del estudio del gas y polvo que los conforman. “No necesitamos ver los planetas del disco para saber que están ahí. Es como ver la estela de un avión que está muy lejos. No vemos el avión, pero gracias a su estela sabemos de su presencia y también la dirección de su movimiento”, explica Cristóbal Petrovich, investigador joven del Instituto Milenio de Astrofísica MAS y profesor del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica (IA UC). “Estas estelas planetarias se manifiestan con una diversidad de formas incluyendo anillos y surcos formados por los planetas, remolinos con formas de medialunas y espirales. Su correcta interpretación mediante simulaciones computacionales nos permite inferir la presencia de planetas, medir sus masas y el tamaño de sus órbitas”.
Precisamente, ese es el trabajo que ha estado realizando el estudiante de magíster de la Universidad Católica, Juan Garrido-Deutelmoser, quien junto a Petrovich y otros colaboradores nacionales e internacionales, se centraron en el disco protoplanetario alrededor de la estrella HD 163296. Según explica el investigador del MAS, gracias a su gran tamaño, este disco ha permitido a los expertos concluir que existen ahí múltiples planetas, muchos de ellos parecidos a un infante Júpiter.
El estudio y su sonificación
Con los datos obtenidos por el Observatorio ALMA y las simulaciones computacionales realizadas por Garrido-Deutelmoser, los investigadores construyeron un nuevo modelo para este disco, trabajo que será publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters. En este modelo describen la presencia de cuatro planetas, cuya relación entre sus periodos orbitales explicaría la distribución de polvo y gas, en especial la estructura en forma de medialuna o “sonrisa” mostrada en las observaciones.
“En un trabajo previo mostramos cómo un par de planetas pueden formar estructuras de gas y polvo dentro de los surcos que ellos mismos abren. Nuestro modelo actual de múltiples planetas logró ahora reproducir la estructura de polvo en las observaciones y además representar mejor la cantidad de gas que se ha agotado alrededor de ella”, explica Garrido-Deutelmoser. Con ello, pudieron explicar el porqué de esta forma de medialuna, “lo que no había sido posible explicar con modelos anteriores”, añade Petrovich. Asimismo, agrega que los cuatro planetas están en una cadena resonante, es decir, sus períodos de órbitas forman proporciones simples, lo que, según señala, no es producto del azar “sino que una clara muestra de que los planetas están en proceso de migración hacia su estrella. Este movimiento conjunto sincroniza perfectamente sus órbitas”.
Con este trabajo, y con el objetivo de hacer más accesibles sus resultados, es que los científicos colaboraron con el músico Andrew Santaguida y el astrofísico Matt Russo del proyecto SYSTEM Sounds, para crear una animación y dar atributos sonoros a las simulaciones realizadas.
Según explican, para elaborar esta melodía se le asigna sonido a cada momento que las partículas de polvo o los planetas pasan en frente del chorro de gas que emite la estrella, tal como si esta fuera la aguja de un tocadiscos. “El volumen es ajustado de forma proporcional a la cantidad de polvo; y la frecuencia del sonido (o pitch) se ajusta a aquellas que entren en el rango auditivo humano. Así, el polvo más cercano a la estrella suena más agudo y el más lejano más grave. Luego se usan notas de piano para los planetas usando el mismo principio”, explica Petrovich.
De esta forma, se logró una hermosa melodía que posee un patrón repetitivo y rítmico, ya que los cuatro candidatos a planetas de este disco forman una cadena resonante con períodos orbitales en proporciones simples 3:4 (planetas 1 y 2), 1:2 (planetas 2 y 3) y 1:2 (planetas 3 y 4). Asimismo, la “sonrisa” o medialuna también participa en la armonía resonante de los planetas, al estar en la misma órbita que el planeta 2.
Para Juan Garrido-Deutelmoser, quien también es parte del Núcleo Milenio de Formación Planetaria, la motivación para realizar esta sonificación es poder acercar estos descubrimientos a la comunidad, facilitando el entendimiento de los resultados. “La sonificación se adapta de manera natural a los sistemas planetarios, debido a la configuración orbital que los planetas construyen. Es increíble poder reproducir y escuchar como un sistema a gran escala con respecto a nuestro diario vivir, con planetas separados por millones de kilómetros logran crear una armonía y sincronización que podemos entender con estas sonificaciones”.
Asimismo, añaden ambos científicos, permite facilitar el acceso a la ciencia para personas con discapacidad visual o visión disminuida.
Para escuchar el resultado de este trabajo, se puede visitar el canal de Youtube del Instituto Milenio de Astrofísica @astrofisicamas o el de IAUC.
Imagen: Visible: VLT/MUSE (ESO); Radio: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
