Un equipo internacional de astrónomos usó el Atacama Large
Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para producir la primera imagen
completa, en longitudes de onda milimétricas, del anillo de escombros
que rodea la joven estrella Fomalhaut. Esta franja de escombros y gas
extraordinariamente bien definida es probablemente el resultado de
exocometas que chocaron unos con otros en los límites externos de un
sistema planetario situado a 25 años luz de la Tierra. Estas
observaciones permitieron establecer analogías con los cometas de
nuestro propio Sistema Solar.
Imagen compuesta del sistema estelar
Fomalhaut. (Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. MacGregor; NASA / ESA
Hubble, P. Kalas; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)))
Las imágenes de Fomalhaut obtenidas anteriormente con ALMA —en 2012,
cuando el telescopio aún se encontraba en construcción— mostraban
aproximadamente la mitad del disco de escombros. Si bien se había
obtenido en un ensayo de la capacidad inicial de ALMA, esta imagen ya
había proporcionado indicios muy interesantes sobre la naturaleza y el
posible origen del disco.
Las nuevas observaciones de ALMA aportaron ahora una asombrosa vista
de la brillante franja de escombros en su totalidad, y revelaron
similitudes químicas entre su contenido helado y los cometas de nuestro
Sistema Solar.
“ALMA nos proporcionó esta imagen extraordinariamente nítida de un disco de escombros totalmente formado”, celebra Meredith MacGregor, astrónoma del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, en Cambridge (Massachusetts, EE. UU.), y autora principal de uno de dos artículos acogidos para publicación en The Astrophysical Journal donde se describen estas observaciones. “Por fin podemos ver la forma bien definida de este disco, que podría proporcionarnos bastante información sobre el sistema planetario donde se originó, y que es responsable por su aparencia tan característica”.
Fomalhaut es un sistema estelar relativamente cercano, y uno de unos
20 sistemas con planetas de los cuales se han obtenido imágenes
directas. El sistema entera tiene aproximadamente 440 millones de años, o
cerca de un décimo de la edad nuestro Sistema Solar.
Tal como se aprecia en la nueva imagen de ALMA, a unos 20.000
millones de kilómetros de la estrella se formó una brillante franja de
polvo helado de aproximadamente 2.000 millones de kilómetros de
extensión.
Los discos de escombros alrededor de las estrellas jóvenes son un
fenómeno común, correspondientes a períodos dinámicos y caóticos de la
historia de los sistemas solares. Los astrónomos creen que se forman
durante las colisiones de cometas y otros planetesimales en las partes
externas de sistemas solares jóvenes. Los escombros remanentes absorben
la luz de la estrella central y reemiten esa energía en forma de un
tenue brillo en longitudes de onda milimétricas que pueden ser
observadas con ALMA.
Con los nuevos datos recabados por ALMA y un detallado modelo
informático, los investigadores pudieron calcular con precisión el
emplazamiento, el ancho y las características geométricas del disco.
Estos parámetros confirmaron que un anillo tan angosto probablemente sea
el resultado de la influencia gravitacional de los planetas del
sistema, explica MacGregor.
Las nuevas observaciones de ALMA también son las primeras en mostrar
claramente un brillo apocéntrico, un fenómeno predicho en 2016 en un
artículo firmado por Margaret Pan, investigadora del Instituto de
Tecnología de Massachusetts, de Cambridge, quien también es coautora de
los nuevos artículos de ALMA. Al igual que cualquier objeto con órbita
alargada, el material polvoriento del disco de Fomalhaut se desplaza más
lentamente cuando se encuentra más lejos de la estrella. A medida que
disminuye su velocidad, el polvo se acumula y forma densas
concentraciones en las partes más distantes del disco. Estas densas
áreas son detectadas por ALMA como emisiones milimétricas más
brillantes.
Al usar los mismos datos de ALMA pero centrándose en claras señales
milimétricas emitidas naturalmente por las moléculas del espacio, los
investigadores también pudieron detectar grandes nubes de gas de
monóxido de carbono precisamente en el mismo lugar que el disco de
escombros.
“Estos datos nos permitieron determinar que la abundancia relativa de monóxido de carbono y de dióxido de carbono alrededor de Fomalhaut es más o menos la misma que la que se observa en los cometas de nuestro Sistema Solar”, explica Luca Matrà, investigador de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y autor principal del segundo artículo publicado por el equipo. “Esta similitud química permite establecer una analogía con las condiciones que propician la formación de cometas en las zonas externas de este sistema planetario y el nuestro”. Matrà y sus colegas creen que este gas es liberado durante constantes colisiones de cometas, o bien es el resultado de un único y gran impacto de supercometas cientos de veces más masivos que el Hale-Bopp.
La presencia de este disco de escombros bien definido alrededor de
Fomalhaut, sumada a su composición química particularmente familiar,
podría ser un indicio de que este sistema está experimentando su propia
versión del Último Bombardeo Intenso, un período ocurrido hace
aproximadamente 4.000 millones de años, cuando la Tierra y otros
planetas recibían frecuentes embestidas de asteroides y cometas que
sobraron del proceso de formación del Sistema Solar.
“Hace veinte años, los mejores telescopios milimétricos produjeron los primeros mapas borrosos de los granos de polvo que orbitaban alrededor de Fomalhaut. Ahora, con ALMA funcionando a plena capacidad, se obtuvo una imagen del anillo entero”, comenta Paul Kalas, astrónomo de la Universidad de California (Berkeley) e investigador principal de una de estas observaciones. “Esperamos detectar un día los planetas que ejercen influencia sobre las órbitas de estos granos”.
OBSERVATORIO ALMA/DICYT
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