20 Myr y evidencia espectroscópica de acreción de . [1] [2] K s − Yo 4 > 2 {\displaystyle Ks-W4>2} ">
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Disco de Peter Pan

Un disco de Peter Pan es un disco circunestelar que rodea a una estrella o enana marrón y que parece haber retenido suficiente gas para formar un planeta gigante gaseoso durante mucho más tiempo que la escala de tiempo de dispersión de gas que se supone normalmente de aproximadamente 5 millones de años. Se han observado varios ejemplos de tales discos en órbita alrededor de estrellas con tipos espectrales de M o posteriores. La presencia de gas alrededor de estos discos generalmente se ha inferido a partir de la cantidad total de radiación emitida desde el disco en longitudes de onda infrarrojas y/o firmas espectroscópicas de hidrógeno que se acumula en la estrella. Para ajustarse a una definición específica de un disco de Peter Pan, la fuente debe tener un "color" infrarrojo de , una edad de >20 Myr y evidencia espectroscópica de acreción de . [1] [2]

En 2016, los voluntarios del proyecto Disk Detective descubrieron WISE J080822.18-644357.3 (o J0808). Esta estrella de baja masa mostraba signos de juventud, por ejemplo, un fuerte exceso de infrarrojos y una acreción activa de material gaseoso. Forma parte de la 45+11
−7Grupo móvil joven Myr old Carina , más antiguo de lo esperado para estas características de una enana M. [3] [4] Se descubrió que otras estrellas y enanas marrones eran similares a J0808, con signos de juventud mientras estaban en un grupo móvil más antiguo. [4] [2] Junto con J0808, estos acretores de baja masa más antiguos en grupos móviles cercanos se han llamado discos de Peter Pan en un artículo científico publicado a principios de 2020. [5] [2] Desde entonces, el término fue utilizado por otros grupos de investigación independientes. [6] [7] [8]

Nombre

Los discos de Peter Pan reciben su nombre del personaje principal Peter Pan en la obra de teatro y el libro Peter Pan, o el niño que no quería crecer , escrito por J. M. Barrie en 1904. Los discos de Peter Pan tienen una apariencia juvenil, a pesar de ser viejos en años. En otras palabras: los discos de Peter Pan "se niegan a crecer", una característica que comparten con los niños perdidos y el personaje principal de Peter Pan. [2] [1]

Características

Los discos de Peter Pan conocidos tienen la línea espectroscópica H-alfa como signo de acreción. J0808 muestra variaciones en las líneas Paschen-β y Brackett-γ , lo que es un claro signo de acreción. [1] [2] También se identificó como rico en litio , lo que es un signo de juventud. [4] Dos discos de Peter Pan (J0808 y J0632) muestran variación debido al material del disco que bloquea la luz de la estrella. [1] [9] J0808 y J0501 también mostraron llamaradas . [1] [2] Algunos de los discos de Peter Pan (J0446, J0949, LDS 5606 y J1915) son binarios o sospechosos de serlo. [2] [10] [11] J0226 es un candidato a enano marrón [2] y Delorme 1 (AB)b es un objeto de masa planetaria en una órbita circumbinaria . [7] [12] [13]

Se ha sugerido que los discos de Peter Pan tardan más en disiparse debido a una menor fotoevaporación causada por una menor emisión de rayos X y ultravioleta lejano proveniente de la enana M. [2] Los modelos han demostrado que el disco puede sobrevivir durante 50 millones de años alrededor de estrellas con una masa inferior a 0,6 M☉ y en entornos de baja radiación. A masas superiores de 0,6 a 0,8 M☉ las estrellas forman un hueco interior antes de los 50 millones de años, lo que impide la acreción. [14] Las observaciones con el Observatorio de rayos X Chandra mostraron que los discos de Peter Pan tienen una luminosidad de rayos X similar a la de las enanas M de campo, con propiedades similares a las estrellas T Tauri de líneas débiles. Los investigadores de este estudio concluyeron que la luminosidad de rayos X actual del disco de Peter Pan no puede explicar su vejez. La vejez del disco podría ser el resultado de un flujo ultravioleta lejano más débil incidente en el disco, debido a una acreción más débil en la etapa previa a la secuencia principal . [15] Se propuso que los discos se forman con una distribución de vida útil, con algunos discos existiendo solo por unos pocos millones de años y otros por docenas de millones de años. Esto explicaría por qué algunas enanas M de más de 20 millones de años muestran acreción debido a un disco, pero no todas las enanas M de esta edad. El equipo de investigación encontró una fracción de disco inicial del 65% para las enanas M (M3.7-M6) y la distribución de vida útil del disco coincide con una distribución gaussiana o de Weibull . [16]

Discos de Peter Pan conocidos

El prototipo del disco de Peter Pan es WISE J080822.18-644357.3. [2] Fue descubierto por el proyecto de ciencia ciudadana dirigido por la NASA Disk Detective . [17]

Murphy et al. encontraron discos de Peter Pan adicionales en la literatura, que fueron identificados como parte de las asociaciones Columba y Tucana-Horologium . La Disk Detective Collaboration identificó dos discos de Peter Pan adicionales en las asociaciones Columba y Carina. [2] El artículo también menciona que los miembros de NGC 2547 fueron identificados previamente por tener un exceso de 22 μm y podrían ser similares a los discos de Peter Pan. [2] [18] 2MASS 08093547-4913033, que es una de las enanas M con un disco de escombros en NGC 2547, fue observada con el espectrógrafo infrarrojo Spitzer . En este sistema, la primera detección de silicato se realizó a partir de un disco de escombros alrededor de una estrella de tipo M. Si bien el sistema muestra la línea H-alfa , se interpretó que estaba desprovista de gas y no acumulaba. [19]

En los años siguientes se descubrieron objetos adicionales. [7] [9] [10] [11] Algunos objetos no encajan exactamente en la definición de discos de Peter Pan, pero son lo suficientemente similares como para ser análogos: se descubrió que el objeto 2MASS J06195260-2903592 era un31+22
−10Análogo de los discos de Peter Pan de hace miles de años. Sin embargo, este objeto no muestra acreción. [20] La estrella PDS 111 se interpreta como un análogo de mayor masa de los discos de Peter Pan, con una edad de15.9+1,7
-3,7Myrs, una masa de1,2 ± 0,1 M ☉ , acreción activa y un disco con imágenes directas. [21] Un equipo también encontró estrellas antiguas en acreción en la Gran Nube de Magallanes en la Nebulosa de la Tarántula . [22] Esto podría explicarse con una baja metalicidad en la LMC, que puede conducir a discos más masivos que son menos opacos. [14]

Lista de candidatos para discos de Peter Pan

2MASS J0041353-562112 fue descartado ya que pertenece al grupo móvil Beta Pictoris y no muestra exceso. [2]

Implicaciones para la formación de planetas alrededor de estrellas M

Existen diferentes modelos para explicar la existencia de los discos de Peter Pan, como planetesimales desestructurados [4] o colisiones recientes de cuerpos planetarios. [25] Una explicación es que los discos de Peter Pan son discos primordiales de larga vida. [6] Esto seguiría la tendencia de las estrellas de menor masa que requieren más tiempo para disipar sus discos. Los exoplanetas alrededor de estrellas M tendrían más tiempo para formarse, lo que afectaría significativamente a las atmósferas de estos planetas. [1] [2]

Los discos de Peter Pan que forman sistemas multiplanetarios podrían obligar a los planetas a seguir órbitas resonantes muy cercanas . El sistema de siete planetas TRAPPIST-1 podría ser el resultado final de un disco de Peter Pan de este tipo. [9]

Un disco de Peter Pan también podría ayudar a explicar la existencia de planetas joviales alrededor de enanas M, como TOI-5205b . Una vida útil más larga para un disco daría más tiempo para que se formara un núcleo sólido, lo que podría iniciar una acreción descontrolada del núcleo . [26]

Véase también

Referencias

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