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‘Trampas de polvo’ alrededor de estrellas podrían resolver el misterio sobre la formación de planetas

‘Trampas de polvo’ alrededor de estrellas podrían resolver el misterio sobre la formación de planetas
 

El estudio ha utilizado las observaciones del telescopio ALMA, cuyas aportaciones se presuponen esenciales para desentrañar el proceso completo.

Aunque durante mucho tiempo los planetas parecían haberse formado súbitamente, el proceso actual de formación permanecía como un misterio que mantenía a los investigadores buscando la pieza perdida del puzzle cósmico. Ahora un grupo internacional de científicos ha empleado las observaciones con el telescopio ALMA para descubrir la creación de unas ‘trampas para polvo’, que permitirían la acumulación de sus partículas para crear objetos de más tamaño en el camino hacia la formación de nuevos planetas.

Un equipo internacional de investigadores ha utilizado el telescopio ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array) y ha descubierto una interesante pista que podría ayudar a explicar cómo los planetas rocosos evolucionan en esa forma a partir de un turbulento disco de polvo y gas. A través de las imágenes de las regiones externas de un joven sistema soler conocido como Oph IRS 48, situado aproximadamente a 390 años luz de la Tierra en la constelación Ophiuchus, los astrónomos han descubierto una estructura en forma de medialuna bautizada como la ‘trampa para polvo’. Los científicos especulan que este nuevo actor descubierto es, de hecho, una capa protectora donde los críticos primeros pasos de la formación de los planetas, los asteroides y los cometas puede tener lugar.

Cuando los astrónomos intentan crear un modelo sobre la evolución de las partículas de polvo hacia cuerpos pre-planetarios, como los guijarros y las peñas, se encuentran un problema. Una vez que las partículas de polvo crecen hasta un cierto tamaño, tienden a autodestruirse, bien chocando contra otras partículas o bien siendo atraídas hacia la estrella central. Para pasar esta molesta limitación de tamaño, los astrónomos han teorizado acerca de que los turbulentos torbellinos en el disco podrían crear trampas de polvo, esto es, regiones que hacen posible que las partículas de polvo se mantengan juntas, en algunos casos creando las circunstancias para la formación de objetos mayores.

“Hay un gran obstáculo en la larga cadena de acontecimientos que conduce de las diminutas partículas de polvo a los objetos con tamaño de planeta –explica Tid Birnstiel, investigador del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics de Cambridge y coautor del estudio publicado en la revista Science-. En los modelos computerizados sobre la formación de los planetas, las partículas de polvo deben crecer desde tamaños submicronésimos hasta convertirse en objetos con una masa por encima de diez veces mayor que la de la Tierra en unos pocos millones de años. Pero una vez que las partículas se hacen suficientemente grandes, empiezan a tomar velocidad y también a colisionar, regresando al primer paso del proceso o amontonándose lentamente y frustrando un mayor crecimiento”.

Para evitar que las partículas de polvo se vean involucradas en este proceso, los astrónomos han propuesto que un remolino, esencialmente una sacudida en el disco, podría producir un área de mayor presión y proteger el crecimiento de esas partículas. Crear las trampas para polvo, en cualquier caso, requiere la ayuda de un objeto muy grande, como un gigantesco planeta gaseoso o una estrella acompañante. Como este objeto secundario se abre camino a través del disco, podría limpiar un sendero alrededor de la estrella y producir los remolinos y vórtices necesarios en su estela.

Estudios previos de Oph IRS 48 revelaron un anillo muy uniforme de monóxido de carbono y pequeñas partículas de polvo alrededor de la estrella, sin indicios de una teórica trampa para polvo. No obstante, sí se detectó un gran agujero entre las porciones interior y exterior del disco, que es un probable indicio de que un planeta con mucha masa, de unas diez veces la masa de Júpiter, o una estrella acompañante, estuvo presente. Sólo un objeto así pudo producir las condiciones necesarias para una trampa para polvo. Empleando el ALMA, los científicos pudieron observar simultáneamente la zona gaseosa y las mayores partículas de polvo, y descubrieron algo que otros telescopios no detectaban: una protuberancia asimétrica en la porción externa del disco

“Al principio, la forma del polvo en las imágenes fue una completa sorpresa para nosotros –indica Nienke van der Marel, estudiante de doctorado en el Leiden Observatori en Holanda y autor principal del estudio-. En lugar del anillo que esperábamos ver, encontramos una forma de anacardo muy clara. Tuvimos que auto convencernos de que esta característica era real, pero la fuerte señal de la forma en las observaciones del ALMA no dejaba ninguna duda sobre la estructura”.

Aunque las observaciones del ALMA revelaron sólo la estructura externa del disco, a más de cincuenta veces la distancia de la Tierra al Sol, el procedimiento sería todavía más cercano al de la estrella donde los planetas rocosos se formaron. “La estructura que vimos con el ALMA podría ser reducida para representar lo que podría haber pasado en el interior del sistema solar cuando la mayoría de los planetas rocosos como la Tierra se formaron –indica Birnstiel-. En el caso de estas observaciones, de todos modos, debíamos estar viendo algo análogo a la formación del Cinturón de Kuiper de nuestro Sol o la Nube de Oort, la región de nuestro sistema solar donde se cree que se originaron los cometas”.

Estas observaciones se llevaron a cabo con sólo una parte de las posibles 66 antenas del ALMA. Cuando toda la dotación esté en funcionamiento, a finales de este año 2013, ALMA tendrá una de las visiones más nítidas de cualquier observatorio y será una herramienta importantísima para la comprensión del proceso íntegro de formación de los planetas.

Crédito fotográfico: Las observaciones del ALMA, incluso antes de que todas sus antenas estén en uso, están siendo esenciales para los estudios de los astrónomos sobre el proceso de formación de los planetas. Imagen cortesía de ESO/B. Tafreshi
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