octubre 18, 2021

Capturan imágenes raras de discos de formación de planetas alrededor de estrellas

Un equipo internacional de astrónomos ha capturado quince imágenes de los bordes internos de los discos de formación de planetas ubicados a cientos de años luz de distancia. Estos discos de polvo y gas, de forma similar a un disco de música, se forman alrededor de estrellas jóvenes. Las imágenes arrojan nueva luz sobre cómo se forman los sistemas planetarios. Fueron publicados en la revista Astronomy & Astrophysics.

Para comprender cómo toman forma los sistemas planetarios, incluido el nuestro, hay que estudiar sus orígenes. Los discos protoplanetarios o planetarios se forman al unísono con la estrella que rodean. Los granos de polvo en los discos pueden convertirse en cuerpos más grandes, lo que eventualmente conduce a la formación de planetas. Se cree que los planetas rocosos como la Tierra se forman en las regiones internas de los discos protoplanetarios, a menos de cinco unidades astronómicas (cinco veces la distancia Tierra-Sol) de la estrella alrededor de la cual se formó el disco.

Poder observar estos discos es comparable a ver un cabello a diez kilómetros de distancia.

Antes de este nuevo estudio, se habían tomado varias fotografías de estos discos con los telescopios más grandes de un solo espejo, pero estos no pueden capturar sus detalles más finos. «En estas imágenes, las regiones cercanas a la estrella, donde se forman los planetas rocosos, están cubiertas por solo unos pocos píxeles», dice el autor principal Jacques Kluska de KU Leuven en Bélgica. “Necesitábamos visualizar estos detalles para poder identificar patrones que pudieran traicionar la formación de planetas y caracterizar las propiedades de los discos”. Esto requirió una técnica de observación completamente diferente. “Estoy encantado de que ahora por primera vez tengamos quince de estas imágenes ”, continúa Kluska.

Reconstrucción de imágenes

Kluska y sus colegas crearon las imágenes en el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile utilizando una técnica llamada interferometría infrarroja. Usando el instrumento PIONIER de ESO , combinaron la luz recolectada por cuatro telescopios en el observatorio Very Large Telescope para capturar los discos en detalle. Sin embargo, esta técnica no ofrece una imagen de la fuente observada. Los detalles de los discos debían recuperarse con una técnica de reconstrucción matemática. Esta técnica es similar a cómo se capturó la primera imagen de un agujero negro. “Tuvimos que quitar la luz de la estrella, ya que obstaculizaba el nivel de detalle que podíamos ver en los discos”, explica Kluska.

“Distinguir detalles a la escala de las órbitas de planetas rocosos como la Tierra o Júpiter (como se puede ver en las imágenes), una fracción de la distancia Tierra-Sol, equivale a poder ver a un humano en la Luna, o distinguir un cabello a 10 km de distancia ”, apunta Jean-Philippe Berger de la Université Grenoble-Alpes, quien como investigador principal estuvo a cargo del trabajo con el instrumento PIONIER. “La interferometría infrarroja se está utilizando de forma rutinaria para descubrir los detalles más pequeños de los objetos astronómicos. La combinación de esta técnica con matemáticas avanzadas finalmente nos permite convertir los resultados de estas observaciones en imágenes ”.

Los discos protoplanetarios alrededor de las estrellas R CrA (izquierda) y HD45677 (derecha), capturados con el interferómetro del Very Large Telescope de ESO. Las órbitas se agregan como referencia. La estrella tiene el mismo propósito, ya que su luz se filtró para obtener una imagen más detallada del disco. Crédito: Jacques Kluska et al.

Irregularidades

Algunos hallazgos se destacan inmediatamente de las imágenes. “Puedes ver que algunos puntos son más brillantes o menos brillantes, como en las imágenes de arriba: esto sugiere procesos que pueden conducir a la formación de planetas. Por ejemplo: podría haber inestabilidades en el disco que pueden conducir a vórtices donde el disco acumula granos de polvo espacial que pueden crecer y evolucionar hasta convertirse en un planeta ”.

El equipo realizará una investigación adicional para identificar qué podría estar detrás de estas irregularidades. Kluska también hará nuevas observaciones para obtener aún más detalles y para presenciar directamente la formación de planetas en las regiones dentro de los discos que se encuentran cerca de la estrella. Además, Kluska dirige un equipo que ha comenzado a estudiar 11 discos alrededor de otros tipos de estrellas más antiguas también rodeadas por discos de polvo, ya que se cree que también podrían brotar planetas.

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