Actualizado 25/06/2020 10:28:07 +00:00 CET

Abrumadora presencia de planetas en un surtido de sistemas polvorientos

Discos de polvo alrededor de jóvenes estrellas usado en el estudio
Discos de polvo alrededor de jóvenes estrellas usado en el estudio - UC BERKELEY IMAGE BY THOMAS ESPOSITO

   MADRID, 25 Jun. (EUROPA PRESS) -

   La colección más grande de imágenes nítidas y detalladas de discos de escombros alrededor de estrellas, de gran variedad de formas y tamaños, muestra evidencia sorprendente de planetas en casi todos.

   Las imágenes fueron obtenidas durante un período de cuatro años por un instrumento de precisión, el Gemini Planet Imager (GPI), montado en el telescopio Gemini Sur de 8 metros en Chile. El GPI utiliza un sistema de óptica adaptativa de última generación para eliminar el desenfoque atmosférico, proporcionando las imágenes más nítidas hasta la fecha de muchos de estos discos.

   Los instrumentos terrestres como GPI, que se está actualizando para realizar observaciones similares en el cielo del norte desde el Telescopio Gemini Norte en Hawai, pueden ser una forma de detectar estrellas con discos de escombros sospechosos para determinar cuáles vale la pena apuntar por más potentes, pero caros, telescopios para encontrar planetas, en particular, planetas habitables.

   Varios telescopios de 20, 30 y 40 metros, como el Telescopio Gigante de Magallanes y el Telescopio Extremadamente Grande, se pondrán en línea en las próximas dos décadas, mientras que el Telescopio Espacial James Webb en órbita se lanzará en 2021.

   "A menudo es más fácil detectar el disco lleno de polvo que los planetas, por lo que primero se detecta el polvo y luego se sabe apuntar su telescopio espacial James Webb o su telescopio espacial Nancy Grace Roman a esos sistemas, reduciendo la cantidad de estrellas primero hay que buscar estos planetas", dijo en un comunicado Tom Esposito, becario postdoctoral en la Universidad de California, Berkeley.

   Esposito es el primer autor de un artículo que describe los resultados que aparecieron el 15 de junio en The Astronomical Journal.

   Los discos de escombros en las imágenes son el equivalente del Cinturón de Kuiper en nuestro sistema solar, un reino gélido aproximadamente 40 veces más alejado del sol que la Tierra, más allá de la órbita de Neptuno, y lleno de rocas, polvo y hielo que nunca se convirtieron en parte de cualquier planeta en nuestro sistema solar. Los cometas del cinturón, bolas de hielo y roca, barren periódicamente el sistema solar interno, ocasionalmente causando estragos en la Tierra, pero también entregan materiales relacionados con la vida como el agua, el carbono y el oxígeno.

   De las 26 imágenes de discos de escombros obtenidas por el Gemini Planet Imager (GPI), 25 tenían "agujeros" alrededor de la estrella central que probablemente fueron creados por planetas que barren rocas y polvo. Siete de los 26 eran previamente desconocidos; Las imágenes anteriores de los otros 19 no eran tan nítidas como las de GPI y, a menudo, no tenían la resolución para detectar un agujero interno. La encuesta duplica el número de discos de escombros fotografiados a una resolución tan alta.

   "Una de las cosas que encontramos es que estos llamados discos son realmente anillos con claros internos", dijo Esposito, quien también es investigador en el Instituto SETI en Mountain View, California. "GPI tenía una visión clara de las regiones internas cercanas a la estrella, mientras que en el pasado, las observaciones del telescopio espacial Hubble y los instrumentos más antiguos desde el suelo no podían ver lo suficientemente cerca de la estrella como para ver el agujero a su alrededor".

   El GPI incorpora un coronógrafo que bloquea la luz de la estrella, lo que le permite ver tan cerca como una unidad astronómica (AU) de la estrella, o la distancia de la Tierra desde nuestro sol: 140 millones de kilómetros.

   El GPI apuntó a 104 estrellas que eran inusualmente brillantes en luz infrarroja, lo que indica que estaban rodeadas de escombros que reflejaban la luz de la estrella o calentadas por la estrella. El instrumento registró luz polarizada del infrarrojo cercano dispersada por pequeñas partículas de polvo, de aproximadamente una milésima de milímetro (1 micrón) de tamaño, probablemente el resultado de colisiones entre rocas más grandes en un disco de escombros.

   "No ha habido una encuesta sistemática de discos de desechos jóvenes de este tamaño, con el mismo instrumento, utilizando los mismos modos y métodos de observación", dijo Esposito. "Detectamos estos 26 discos de escombros con una calidad de datos muy consistente, donde realmente podemos comparar las observaciones, algo que es único en términos de encuestas de disco de escombros".

   Los siete discos de escombros nunca antes fotografiados de esta manera estaban entre los 13 discos alrededor de las estrellas que se mueven juntas a través de la Vía Láctea, miembros de un grupo llamado asociación estelar Scorpius-Centaurus, que se encuentra entre 100 y 140 parsecs de la Tierra, o unos 400 años luz.

   "Es como el lugar de pesca perfecto; nuestra tasa de éxito fue mucho mayor que cualquier otra cosa que hayamos hecho", dijo Paul Kalas, profesor adjunto de astronomía de UC Berkeley y segundo autor del artículo. Debido a que los siete están alrededor de estrellas que nacieron en la misma región aproximadamente al mismo tiempo, "ese grupo en sí mismo es un mini laboratorio donde podemos comparar y contrastar las arquitecturas de muchos viveros planetarios que se desarrollan simultáneamente bajo una variedad de condiciones, algo que realmente no teníamos antes ", agregó Esposito.

   De las 104 estrellas observadas, 75 no tenían un disco de un tamaño o densidad que GPI pudiera detectar, aunque bien podrían estar rodeadas de escombros de la formación del planeta. Otros tres estrellas albergan discos que pertenecen a la fase de evolución "protoplanetaria" anterior.

   La extensión de los discos de desechos variaba ampliamente, pero la mayoría oscilaba entre 20 y 100 UA. Estos fueron alrededor de estrellas que tenían edades comprendidas entre decenas de millones de años y unos pocos cientos de millones de años, un período muy dinámico para la evolución de los planetas. La mayoría eran más grandes y brillantes que el sol.

   La única estrella, HD 156623, que no tenía un agujero en el centro del disco de escombros fue una de las más jóvenes del grupo, lo que encaja con las teorías de cómo se forman los planetas. Inicialmente, el disco protoplanetario debería ser relativamente uniforme, pero a medida que el sistema envejece, los planetas se forman y barren la parte interna del disco.

   "Cuando observamos los discos circunestelares más jóvenes, como los discos protoplanetarios que se encuentran en una fase temprana de evolución, cuando se están formando los planetas o antes de que los planetas hayan comenzado a formarse, hay mucho gas y polvo en las áreas donde encontramos estos agujeros en los discos de escombros más antiguos ", dijo Esposito. "Algo ha eliminado ese material con el tiempo, y una de las formas en que puedes hacerlo es con los planetas".

   Debido a que la luz polarizada de los discos de escombros teóricamente puede indicar a los astrónomos la composición del polvo, Esposito espera refinar modelos para predecir la composición, en particular, para detectar agua, que se cree que es una condición para la vida.

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