Una vista en falso color del Telescopio Espacial Hubble de un disco de polvo de 160.000 millones de kilómetros de ancho alrededor de la estrella de verano Vega. El Hubble detecta la luz reflejada del polvo que es del tamaño de partículas de humo, en gran parte en un halo en la periferia del disco. El disco es muy liso, sin evidencia de grandes planetas incrustados. La mancha negra en el centro bloquea el brillo brillante de la estrella joven y caliente. El Telescopio Espacial James Webb resuelve el resplandor del polvo caliente en un halo de disco, a 37.000 millones de kilómetros de distancia. El disco exterior (análogo al Cinturón de Kuiper del sistema solar) se extiende desde 11.000 millones de kilómetros hasta 24.000 millones de kilómetros. El disco interior se extiende desde el borde interior del disco exterior hasta las proximidades de la estrella. El punto negro en el centro se debe a la falta de datos de saturación. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, S. Wolff (Universidad de Arizona), K. Su (Universidad de Arizona), A. Gáspár (Universidad de Arizona)
En la película de 1997 "Contact", adaptada de la novela de Carl Sagan de 1985, la científica protagonista Ellie Arroway (interpretada por la actriz Jodi Foster) hace un viaje en un agujero de gusano construido por un extraterrestre hasta la estrella Vega. Emerge dentro de una tormenta de nieve de escombros que rodea la estrella, pero no se ven planetas obvios.
Parece que los cineastas acertaron.
Un equipo de astrónomos de la Universidad de Arizona, Tucson, utilizó los telescopios espaciales Hubble y James Webb de la NASA para una mirada en profundidad sin precedentes al disco de escombros de casi 160.000 millones de kilómetros de diámetro que rodea a Vega. "Entre los telescopios Hubble y Webb, se obtiene esta vista muy clara de Vega. Es un sistema misterioso porque es diferente a otros discos circunestelares que hemos observado", dijo Andras Gáspár de la Universidad de Arizona, miembro del equipo de investigación. "El disco de Vega es liso, ridículamente liso".
La gran sorpresa para el equipo de investigación es que no hay evidencia obvia de que uno o más planetas grandes estén atravesando el disco frontal como tractores quitanieves. "Esto nos hace repensar el alcance y la variedad entre los sistemas de exoplanetas", dijo Kate Su de la Universidad de Arizona, autora principal del artículo que presenta los hallazgos de Webb.
Webb ve el resplandor infrarrojo de un disco de partículas del tamaño de un grano de arena que gira alrededor de la estrella azul-blanca chispeante que es 40 veces más brillante que nuestro Sol. El Hubble captura un halo exterior de este disco, con partículas no más grandes que la consistencia del humo que reflejan la luz de las estrellas.
La distribución del polvo en el disco de escombros de Vega está en capas porque la presión de la luz de las estrellas empuja los granos más pequeños más rápido que los granos más grandes. "Distintos tipos de física localizarán partículas de diferentes tamaños en diferentes lugares", dijo Schuyler Wolff del equipo de la Universidad de Arizona, autor principal del artículo que presenta los hallazgos del Hubble. "El hecho de que estemos viendo tamaños de partículas de polvo clasificados puede ayudarnos a entender la dinámica subyacente en los discos circunestelares".
El disco de Vega tiene un hueco sutil, alrededor de 60 UA (unidades astronómicas) desde la estrella (el doble de la distancia de Neptuno al Sol), pero por lo demás es muy liso hasta el final hasta que se pierde en el resplandor de la estrella. Esto demuestra que no hay planetas al menos de la masa de Neptuno circulando en órbitas grandes, como en nuestro sistema solar, dicen los investigadores.
El Hubble adquirió esta imagen del disco circunestelar alrededor de la estrella Vega utilizando el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS). Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, S. Wolff (Universidad de Arizona), K. Su (Universidad de Arizona), A. Gáspár (Universidad de Arizona)
"Estamos viendo en detalle cuánta variedad hay entre los discos circunestelares y cómo esa variedad está vinculada a los sistemas planetarios subyacentes. Estamos descubriendo mucho sobre los sistemas planetarios, incluso cuando no podemos ver lo que podrían ser planetas ocultos", agregó Su. "Todavía hay muchas incógnitas en el proceso de formación de los planetas, y creo que estas nuevas observaciones de Vega ayudarán a limitar los modelos de formación de los planetas".
Diversidad de Discos
Las estrellas recién formadas acumulan material de un disco de polvo y gas que es el resto aplanado de la nube a partir de la cual se están formando. A mediados de la década de 1990, el Hubble encontró discos alrededor de muchas estrellas recién formadas. Los discos son probablemente lugares de formación, migración y, a veces, destrucción de planetas. Las estrellas completamente maduras como Vega tienen discos de polvo enriquecidos por las colisiones continuas de "autos de choque" entre asteroides en órbita y escombros de cometas que se evaporan. Estos son cuerpos primordiales que pueden sobrevivir hasta la edad actual de Vega de 450 millones de años (nuestro Sol es aproximadamente diez veces más viejo que Vega). El polvo dentro de nuestro sistema solar (visto como la luz zodiacal) también se repone por cuerpos menores que expulsan polvo a una velocidad de aproximadamente 10 toneladas por segundo. Este polvo es empujado por los planetas. Esto proporciona una estrategia para detectar planetas alrededor de otras estrellas sin verlos directamente, solo presenciando los efectos que tienen sobre el polvo.
"Vega sigue siendo inusual", dijo Wolff. "La arquitectura del sistema Vega es marcadamente diferente de la de nuestro propio sistema solar, donde planetas gigantes como Júpiter y Saturno impiden que el polvo se extienda como ocurre en Vega".
Webb adquirió esta imagen del disco circunestelar alrededor de la estrella Vega utilizando el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI). Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, S. Wolff (Universidad de Arizona), K. Su (Universidad de Arizona), A. Gáspár (Universidad de Arizona)
A modo de comparación, hay una estrella cercana, Fomalhaut, que tiene aproximadamente la misma distancia, edad y temperatura que Vega. Pero la arquitectura circunestelar de Fomalhaut es muy diferente a la de Vega. Fomalhaut tiene tres cinturones de escombros anidados.
Los científicos creen que los planetas son cuerpos pastores alrededor de Fomalhaut que comprimen gravitacionalmente el polvo en anillos, aunque todavía no se ha identificado ningún planeta de manera positiva. "Dada la similitud física entre las estrellas de Vega y Fomalhaut, ¿por qué Fomalhaut parece haber sido capaz de formar planetas y Vega no?", dijo el miembro del equipo George Rieke de la Universidad de Arizona, miembro del equipo de investigación. "¿Cuál es la diferencia? ¿El entorno circunestelar, o la propia estrella, crearon esa diferencia? Lo que resulta desconcertante es que en ambos casos funciona la misma física", añadió Wolff.
Vega, situada en la constelación estival de Lyra, es una de las estrellas más brillantes del cielo del norte. Es legendaria porque ofreció la primera evidencia de que había material orbitando alrededor de una estrella (presumiblemente el material para formar planetas) como posible morada de la vida. Esta hipótesis fue formulada por primera vez por Immanuel Kant en 1775, pero pasaron más de 200 años antes de que se obtuviera la primera evidencia observacional en 1984. El satélite astronómico infrarrojo IRAS (Infrared Astronomy Satellite) de la NASA detectó un desconcertante exceso de luz infrarroja procedente del polvo cálido, que se interpretó como una capa o disco de polvo que se extendía dos veces el radio orbital de Plutón desde la estrella.
En 2005, el telescopio espacial infrarrojo Spitzer de la NASA trazó un anillo de polvo alrededor de Vega. Esto fue confirmado por observaciones realizadas con telescopios submilimétricos, entre ellos el Observatorio Submilimétrico de Caltech en Mauna Kea, Hawaii, y también el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, y el Telescopio Espacial Herschel de la ESA (Agencia Espacial Europea), pero ninguno de estos telescopios pudo captar muchos detalles. "Las observaciones del Hubble y Webb juntas proporcionan tantos detalles que nos están diciendo algo completamente nuevo sobre el sistema Vega que nadie sabía antes", dijo Rieke.
Fuente: NASA
Comentarios