Radiative transfer in protoplanetary discs

Abstract

Gracias a los importantes avances tecnológicos, el estudio de los discos protoplanetarios se ha desarrollado rápidamente en las dos últimas décadas. Con instrumentos cada vez mejores, observatorios como ALMA y el VLT han revelado nuevos detalles sobre estas fuentes en alta resolución y a un ritmo sin precedentes. Junto con estas nuevas posibilidades de obtención de imágenes, se han desarrollado o perfeccionado códigos numéricos de modelización que permiten realizar estudios teóricos de vanguardia sobre la física de los discos. Combinando ambos campos, podemos crear elaborados modelos paramétricos y reproducir imágenes de alta resolución en múltiples longitudes de onda para obtener un modelo físico como contraparte de los datos reales. Este enfoque adquiere especial relevancia cuando se estudian los complejos fenómenos de transferencia radiativa en geometrías muy complejas, como los discos con subestructuras. Los dos proyectos desarrollados a lo largo de esta tesis tenían como objetivo proporcionar modelos 3D precisos que pudieran reproducir múltiples observaciones disponibles de dos nota- bles discos protoplanetarios, cada uno de ellos con características únicas y curiosas. Para crear los modelos, utilizamos el código de transferencia radiativa radmc3d y estudiamos cómo las estrellas que componen cada sistema calientan el polvo de su entorno y cómo éste irradia después a diferentes frecuencias. Si un modelo pudiera replicar los datos, tendríamos un esquema detallado de cada disco, lo que nos permitiría realizar una investigación más profunda. Las dos fuentes seleccionadas fueron V4046 Sagtarrius e ISO-OPh 2, cada una de las cuales estudiamos por separado pero utilizando procesos de modelización muy similares. En cuanto al disco circumbinario de V4046Sgr, hemos sido capaces de recrear íntegramente los datos en múltiples longitudes de onda, incluyendo una observación de radio de ALMA de alta resolución, una imagen de luz polarizada captada con el instrumento SHERE/IRIDIS, junto con datos fotométricos y espectrales de los archivos. Encontramos que el disco tiene una estructura interna complicada con múltiples anillos y poblaciones de polvo. Los resultados finales de este proyecto se publicaron en Martinez-Brunner et al. (2022). En segundo lugar, para el disco circunestelar alrededor de la estrella primaria del sistema binario ISO-OPh 2, propusimos una explicación audaz para su estructura de doble anillo no axisimétrico, única en su género, observada con ALMA. Examinamos la posibilidad de que fuera el resultado de efectos ambientales, es decir, por una fuente de radiación externa, HD 147889, un sistema binario gigante cercano y el mayor emisor de rayos UV en la vecindad. Este proyecto mostró algunos resultados prometedores, ya que pudimos acercarnos a imitar la característica de radio observable con nuestros modelos. Estos resultados preliminares apoyan firmemente nuestra hipótesis.