Imagen: Impresión artística del disco de polvo y gas alrededor de unja enana marrón - Crédito: ESO
Por primera vez, utilizando el
conjunto de telescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter
Array), un equipo de astrónomos ha descubierto que las regiones
exteriores del disco polvoriento que rodea a una enana marrón contienen granos
sólidos de tamaño milimétrico como los que se encuentran en discos más densos
alrededor de estrellas recién nacidas. El sorprendente hallazgo supone un reto
para las teorías sobre cómo se forman los planetas rocosos del tamaño de la Tierra , y sugiere que los
planetas rocosos pueden ser más comunes de lo que se cree.
Se cree que los planetas
rocosos se forman a través de aleatorias colisiones y la unión de lo que, en un
principio, serían partículas microscópicas del disco de material que rodea a
las estrellas. Estos granos diminutos, conocidos como polvo cósmico, son
parecidos al hollín o a granos de arena muy fina. Sin embargo, en las regiones
exteriores alrededor de una enana marrón — un objeto parecido a las estrellas,
pero demasiado pequeño para brillar como una estrella — los astrónomos
esperaban que los granos no pudieran crecer porque los discos estaban muy
dispersos y las partículas se moverían demasiado rápido como para pegarse tras
chocar unas con otras. Además, las teorías predominantes afirman que, en el
entorno de las enanas marrones, cualquier grano que quisiera formarse se
movería con rapidez hacia la enana marrón, desapareciendo de las partes
exteriores del disco en las que podrían detectarse.
“Nos sorprendió muchísimo encontrar granos de tamaño
milimétrico en ese disco delgado y pequeño,” dijo Luca Ricci, del
Instituto Tecnológico de California (EE.UU.), quien lidera un equipo de
astrónomos con sedes en Estados Unidos, Europa y Chile. “En las frías regiones exteriores del disco que rodea
a la enana marrón no deberían formarse granos sólidos de ese tamaño, pero
parece que se forman. No estamos seguros de que puedan desarrollarse planetas
rocosos completos, o de si ya ha ocurrido antes, pero estamos viendo los
primeros pasos, de manera que tendremos que cambiar nuestras suposiciones sobre
las condiciones que se requieren para el crecimiento de sólidos”, afirmó.
La mayor resolución
proporcionada por ALMA, comparada con la de telescopios anteriores, también ha
permitido al equipo localizar gas de monóxido de carbono alrededor de la enana
marrón — es la primera vez que se detecta gas frío molecular en este tipo de
discos. Este descubrimiento, junto con el de los granos de tamaño milimétrico,
sugiere que el disco es más parecido a los que se encuentran en torno a
estrellas jóvenes de lo que se creía.
Ricci y sus colegas
llevaron a cabo este descubrimiento utilizando parte de las antenas de ALMA
instaladas en el desierto chileno, que se encuentra a una gran altitud.
ALMA es un conjunto de antenas de gran precisión que aún está en construcción.
Las antenas trabajarán conjuntamente como si fueran un solo telescopio para
observar el universo en gran detalle y con una gran precisión. ALMA “ve” el
Universo en longitudes de onda milimétrica y submilimétrica, invisibles para el
ojo humano. Se espera que la construcción de ALMA termine en el año 2013, pero
los astrónomos iniciaron las observaciones con un conjunto parcial de las
antenas de ALMA en 2011.
Los astrónomos apuntaron
ALMA hacia la joven enana marrón ISO-Oph
102, también conocida como Rho-Oph
102, en la región de formación estelar de Rho Ofiuco, en la
Constelación de Ofiuco (El Portador de la Serpiente ). Con unas 60
veces la masa de Júpiter, pero solo 0,06 veces la masa del Sol, la enana marrón
tiene muy poca masa para iniciar las reacciones termonucleares por las cuales
brillan las estrellas. Aún así, emite calor, generado por sus lentas
contracciones gravitatorias, y brilla con un color rojizo, aunque mucho menos
que una estrella.
ALMA recogió la luz de
longitudes de onda en torno a un milímetro, emitida por el disco de material
calentado por la enana marrón. Los granos del disco no emiten mucha radiación
en longitudes de onda más largas que su propio tamaño, por lo que en longitudes
de ondas mayores puede medirse como característica, una disminución en el
brillo. ALMA es un instrumento ideal para medir esta disminución y también para
estudiar los granos. Los astrónomos compararon el brillo del disco en
longitudes de onda de 0,89
mm y 3,2
mm . La disminución en el brillo de 0,89 mm a 3,2 mm no fue tan brusca
como se esperaba, lo que demuestra que algunos de los granos miden un milímetro
o son incluso mayores.
“ALMA es una herramienta nueva y potente para resolver
misterios sobre la formación de sistemas planetarios”, afirmó
Leonardo Testi, de ESO, miembro del equipo de investigación. Testi también
señaló que “Intentar hacer lo mismo con telescopios de
generaciones anteriores habría requerido casi de un mes de observaciones
— algo imposible en la práctica. Pero utilizando tan solo una cuarta
parte de lo que será el conjunto final de antenas de ALMA ¡pudimos
hacerlo en menos de una hora!”.
En
un futuro próximo, el conjunto ALMA será lo suficientemente potente como para
tomar imágenes detalladas del disco que rodea a Rho-Oph 102 y de otros objetos.
Ricci explicó que “Pronto seremos capaces, no solo de detectar la
presencia de pequeñas partículas en los discos, sino de saber cómo se reparten
a lo largo del disco circumestelar y cómo interactúan con el gas que también
hemos detectado en el disco. Esto nos ayudará a comprender mejor cómo se forman
los planetas”.
Este trabajo de
investigación, se presenta en un artículo publicado en la revista Astrophysical Journal
Letters
Fuente: ESO /eso1248es
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