Un estallido estelar nos permite ver la línea de nieve del agua
El conjunto de antenas ALMA ha realizado la primera observación en la que se logra resolver una línea de nieve del agua dentro de un disco protoplanetario. Esta línea marca el lugar en el que la temperatura en el disco que rodea a una estrella joven es lo suficientemente baja como para permitir la formación de nieve.
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Ilustración de la línea de nieve del agua alrededor de la joven estrella V883 Orionis, tal y como la ha detectado ALMA.
Crédito: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Crédito: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
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Las estrellas jóvenes a menudo están rodeadas por densos discos giratorios de gas y polvo, conocidos como discos protoplanetarios, de los cuales nacen los planetas. El calor de una típica estrella joven de tipo solar hace que el agua que hay dentro de los discos protoplanetarios esté en forma de gas hasta distancias de alrededor de 3 UA de la estrella [1] — menos de 3 veces la distancia media entre la Tierra y el Sol — o alrededor de 450 millones de kilómetros [2]. Además, debido a la presión extremadamente baja, las moléculas de agua pasan directamente del estado gaseoso a formar una pátina de hielo sobre granos de polvo y otras partículas. La región de los discos protoplanetarios en la que tienen lugar las transiciones entre la fase de gas y la sólida se conoce como la línea de nieve [3].
Pero la estrella V883 Orionis es inusual. Un impactante aumento en su brillo ha empujado la línea de nieve del agua a una distancia de alrededor de 40 UA (unos 6.000 millones de kilómetros, o aproximadamente el tamaño de la órbita del planeta enano Plutón en nuestro Sistema Solar). Este enorme incremento, combinado con la resolución del ALMA en línea de base larga [4], ha permitido a un equipo dirigido por Lucas Cieza (Millennium ALMA Disk Nucleus y Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) hacer las primeras observaciones en las que se logra resolver una línea de nieve del agua en un disco protoplanetario.
El súbito aumento de brillo experimentado por V883 Orionis es un ejemplo de lo que ocurre cuando grandes cantidades de material del disco que rodea una estrella joven caen sobre su superficie. V883 Orionis es sólo un 30% más masiva que el Sol pero, gracias a este estallido, actualmente es 400 veces más luminosa y mucho más caliente [5].
El autor principal, Lucas Cieza, explica: "Las observaciones de ALMA fueron una sorpresa para nosotros. Nuestras observaciones se diseñaron para obtener imágenes de la fragmentación del disco que lleva a la formación del planeta. No vimos nada de eso; en cambio, encontramos lo que parece un anillo a 40 UA. Esto ilustra bien el poder transformador de la ALMA, que brinda resultados interesantes aunque no sean los que estábamos buscando."
La extraña idea de nieve orbitando en el espacio es fundamental para la formación de planetas. La presencia de hielo de agua regula la eficacia de la coagulación de granos de polvo (el primer paso en la formación de planetas). Se cree que los planetas rocosos y pequeños, como el nuestro, se forman dentro de la línea de nieve, donde el agua se evapora. Fuera de la línea de nieve del agua, la presencia de hielo de agua permite la rápida formación de bolas de nieve cósmicas, que finalmente formarán enormes planetas gaseosos como Júpiter.
Descubrir que estos estallidos pueden empujar la línea de nieve del agua a cerca de diez veces su radio típico es muy importante para el desarrollo de buenos modelos de formación planetaria. Se cree que este tipo de explosiones son una etapa en la evolución de la mayoría de los sistemas planetarios, así que esta puede ser la primera observación de un evento común. En ese caso, esta observación de ALMA podría contribuir significativamente a una mejor comprensión de cómo se formaron y evolucionaron los planetas en todo el universo.
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NOTAS
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[1] Una UA, o una unidad astronómica, es la distancia media entre la Tierra y el Sol, aproximadamente 149,6 millones de km. Esta unidad se utiliza típicamente para describir distancias medidas dentro del Sistema Solar y en los sistemas planetarios alrededor de otras estrellas.
[2] Esta línea estaba entre las órbitas de Marte y Júpiter durante la formación del Sistema Solar, por lo tanto, los planetas rocosos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) se formaron dentro de la línea, y los planetas gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se formaron fuera.
[3] Las líneas de nieve de otras moléculas, como monóxido de carbono y metano, se han observado previamente con ALMA, a distancias de más de 30 UA de la protoestrella en otros discos protoplanetarios. El agua se congela a una temperaturas relativamente altas y esto significa que la línea de nieve del agua está, generalmente, demasiado cerca de la protoestrella como para poder observarla directamente.
[4] La resolución es la capacidad de discernir que dos objetos están separados. Para el ojo humano, varias antorchas brillantes a cierta distancia parecería un solo punto brillante y sólo acercándonos distinguiríamos cada antorcha individualmente. El mismo principio se aplica a los telescopios y, estas nuevas observaciones, han aprovechado la exquisita resolución de ALMA en su modalidad de línea de base larga. La resolución del ALMA en la distancia a la que se encuentra V883 Orionis es aproximadamente de 12 UA — suficiente para resolver la línea de nieve del agua a 40 UA en este sistema explosivo, pero no para una típica estrella joven.
[5] Las estrellas como V883 Orionis se clasifican como estrellas FU Orionis, por la primera estrella descubierta con este comportamiento. Las explosiones pueden durar cientos de años.
[2] Esta línea estaba entre las órbitas de Marte y Júpiter durante la formación del Sistema Solar, por lo tanto, los planetas rocosos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) se formaron dentro de la línea, y los planetas gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se formaron fuera.
[3] Las líneas de nieve de otras moléculas, como monóxido de carbono y metano, se han observado previamente con ALMA, a distancias de más de 30 UA de la protoestrella en otros discos protoplanetarios. El agua se congela a una temperaturas relativamente altas y esto significa que la línea de nieve del agua está, generalmente, demasiado cerca de la protoestrella como para poder observarla directamente.
[4] La resolución es la capacidad de discernir que dos objetos están separados. Para el ojo humano, varias antorchas brillantes a cierta distancia parecería un solo punto brillante y sólo acercándonos distinguiríamos cada antorcha individualmente. El mismo principio se aplica a los telescopios y, estas nuevas observaciones, han aprovechado la exquisita resolución de ALMA en su modalidad de línea de base larga. La resolución del ALMA en la distancia a la que se encuentra V883 Orionis es aproximadamente de 12 UA — suficiente para resolver la línea de nieve del agua a 40 UA en este sistema explosivo, pero no para una típica estrella joven.
[5] Las estrellas como V883 Orionis se clasifican como estrellas FU Orionis, por la primera estrella descubierta con este comportamiento. Las explosiones pueden durar cientos de años.
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ENLACES
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FUENTE | European Southern Observatory | ESO
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