Discos Circunsubestelares

Discos Circunsubestelares
Resumen
Lucía Adame Villanueva
Las enanas café, objetos cuya masa no es suficiente para sostener el
quemado de hidrógeno (la fuente de energía principal de una estrella en
Secuencia Principal), comparten el mismo nacimiento que los objetos estelares: parte de una nube colapsa, formando en su centro un objeto y
a su alrededor un disco de gas y de polvo, producto de la conservación
de momento angular de la nube primordial. En la llamada fase T Tauri
subestelar, las enanas café jóvenes comparten las mismas características
que las estrellas T Tauri de baja masa: la emisión en el infrarrojo mediano
indica la presencia de discos de polvo a su alrededor; tasas de acreción
de masa, tan bajas como 10−13 M yr−1 , implican que la enana acreta
gas del disco, lo cual sólo puede explicarse con la existencia de un disco
turbulento, e indirectamente, explica la eyección de masa que se ha observado en al menos dos objetos subestelares jóvenes.
En esta tesis hemos modificado los códigos que calculan la estructura
vertical de los discos-α irradiados construidos por P. D’Alessio y colaboradores, para ser usados en el contexto subestelar. Debido a la baja luminosidad en rayos-X reportadas para objetos subestelares jóvenes en la
región de formación estelar Tauro, es posible que la inestabilidad magnetorrotacional no juegue un papel importante en los discos circunsubestelares, haciendo relevante la turbulencia puramente hidrodinámica; los
códigos fueron modificados para poder calcular la estructura vertical detallada de los discos usando la prescripción-β para la turbulencia. Usando ambas prescripciones para la turbulencia, estudiamos la estructura de los discos alrededor de enanas café jóvenes: encontramos que
existe un comportamiento bimodal en la profundidad óptica total a la
radiación subestelar incidente. Los anillos externos de los discos con un
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alto parámetro de viscosidad turbulenta (α o β) se vuelven ópticamente
medianos/delgados a la radiación subestelar —diferenciándose efectivamente de los discos alrededor de estrellas jóvenes—, mientras que discos
con parámetros pequeños son siempre ópticamente gruesos, emulando
el comportamiento esperado para un disco circunestelar. La construcción
de modelos evolutivos para la densidad superficial de discos con una variedad de valores para el parámetro de la viscosidad turbulenta confirma
la existencia de discos de baja eficiencia turbulenta en Tauro, coexistiendo
con discos de alta eficiencia (α ∼ 0.01, β > 10−5 ). Suponiendo condiciones
iniciales similares para los discos circunsubestelares al inicio de la fase T
Tauri, los discos de baja eficiencia turbulenta no han evolucionado, por lo
cual retienen la masa suficiente para ser detectados a longitudes de onda
larga con instrumentos actuales, mientras que la mayor parte de los objetos no detectados son el resultado de una rápida evolución viscosa, esto
es, gran parte de la masa del disco ha sido ya acretada hacia la enana.
Si bien la masa límite para la detección milimétrica es impuesta por el
instrumento (lo cual hace que exista un sesgo observacional hacia discos
circunsubestelares masivos), nuestro análisis explica el por qué la mayoría
de los discos circunsubestelares son invisibles a una edad tan joven, y por
qué un pequeño porcentaje puede ser detectado.
Una parte importante de la tesis fue el modelaje de discos circunsubestelares peculiares observados por el Telescopio Espacial Spitzer. Los
modelos de emisión permitieron establecer la existencia de un disco de
polvo alrededor de un objeto de masa planetaria joven (con una masa
menor a ∼ 15M J ), Cha 110913-773444, el primero en su tipo; este objeto
es la primera evidencia de que objetos subestelares con masas planetarias
pueden albergar discos que posiblemente se conviertan en mini-sistemas
extra-solares. También, gracias al modelaje se descubrió el primer disco
circunsubestelar con la región interna evacuada de polvo caliente, IC
348 316, el cual constituye la primera evidencia de un disco en transición alrededor de una enana café. Finalmente, la primera evidencia de
la existencia de discos circunsubestelares de baja eficiencia turbulenta
(α ∼ 10−4 ) se obtuvo al modelar la emisión multifrecuencias del disco
visto casi de canto alrededor de la enana café joven 2MASS J04381486 +
2611399.
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