ESO : El choque de cometas explica la sorprendente presencia de aglomeraciones de gas alrededor de una estrella joven.- ALMA revela la existencia de una enigmática masa de gas en un disco de restos que rodea a Beta Pictoris

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Utilizando el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) situado en el norte de Chile, un equipo de astrónomos ha anunciado hoy el descubrimiento de una inesperada aglomeración de monóxido de carbono en el polvoriento disco que rodea a la estrella Beta Pictoris. Esto supone una sorpresa, ya que se supone que este tipo de gas es rápidamente destruido por la luz de la estrella. Algo — probablemente numerosas colisiones entre pequeños objetos helados como cometas — puede estar haciendo que el gas siga reponiéndose continuamente. Los nuevos resultados se publican hoy en la revista Science.

Beta Pictoris, una estrella cercana fácilmente visible a ojo en el cielo austral, ya es aclamada como el arquetipo de sistema planetario joven. Se sabe que alberga un planeta que orbita a unos 1.200 millones de kilómetros de su estrella, y fue una de las primeras estrellas descubiertas rodeada por un gran disco de restos polvorientos [1].

Nuevas observaciones llevadas a cabo con ALMA muestran que el disco está impregnado de monóxido de carbono. Paradójicamente, la presencia de monóxido de carbono, tan nocivo para los seres humanos en la Tierra, podría indicar que el sistema planetario de Beta Pictoris podría convertirse en un buen hábitat para albergar vida. El bombardeo de cometas que están sufriendo sus planetas puede estar proporcionándoles agua, lo que podría permitir el desarrollo de vida [2].

Pero el monóxido de carbono se descompone rápidamente y con facilidad por la luz de las estrellas: solo puede durar unos 100 años en las zonas del disco de Beta Pictoris donde ha sido observado. Encontrarlo en el disco de Beta Pictoris, de 20 millones de años, es una sorpresa total. ¿De dónde proviene y por qué está aún ahí?

“A menos que estemos viendo a Beta Pictoris pasando por un momento muy inusual, el monóxido de carbono debe estar siendo repuesto de manera continua”, afirma Bill Dent, astrónomo de ESO en la Oficina Conjunta de ALMA (Joint ALMA Office, Santiago, Chile) y autor principal del artículo publicado hoy en la revista Science. “La fuente más abundante de monóxido de carbono en un sistema solas joven son las colisiones entre cuerpos helados, desde cometas hasta objetos mayores, de tamaño planetario”.

Pero el ritmo de destrucción debe ser muy alto: “Para obtener la cantidad de monóxido de carbono que estamos observando, el ritmo de colisiones debería ser verdaderamente sorprendente: una colisión de un cometa de gran tamaño cada cinco minutos”, señala Aki Roberge, astrónomo del Centro de Investigación Goddard de la NASA (Greenbelt, EE.UU.) y coautor del artículo. “Para alcanzar este número de colisiones, debería tratarse de un enjambre de cometas muy juntos y muy masivo”.

Pero ha habido más sorpresas en las observaciones de ALMA, que no solo descubrió el monóxido de carbono, sino que además hizo un mapa de su ubicación en el disco gracias a la capacidad única de ALMA de medir de manera simultánea tanto la posición como la velocidad: el gas se encuentra concentrado en un grumo compacto. Esta concentración se encuentra a 13.000 millones de kilómetros de su estrella, lo que supone tres veces la distancia de Neptuno al Sol. El motivo por el cual el gas se encuentra en ese pequeño espacio tan lejos de la estrella es un misterio.

“Esta aglomeración es una clave importante para lo que está ocurriendo en las zonas exteriores de este joven sistema planetario”, afirma Mark Wyatt, astrónomo de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), y coautor del artículo. Continua explicando que hay dos formas en las que puede formarse una aglomeración de este tipo: “O bien la fuerza gravitatoria de un planeta aún no visto, similar en masa a Saturno, está concentrando las colisiones de cometas en un área pequeña, o bien lo que vemos son los remanentes de una única y catastrófica colisión entre dos planetas helados de la masa de Marte”.

Ambas posibilidades dan a los astrónomos razones para ser optimistas y creer que hay varios planetas más esperando ser descubiertos alrededor de Beta Pictoris. “El monóxido de Carbono es sólo el principio: puede haber otras moléculas pre-orgánicas más complejas liberadas por esos cuerpos helados”, añade Roberge.

Se han planeado observaciones posteriores con ALMA, que aún no ha alcanzado el cien por cien de sus capacidades, aún en desarrollo, con el fin de arrojar más luz sobre este misterioso sistema planetario, ayudando así a comprender qué condiciones se dieron durante la formación de nuestro Sistema Solar.

Notas

[1] Muchas estrellas están rodeadas por turbulentas nubes de polvo, conocidas como “debris” o discos de escombros. Son restos de una colisión en cascada de las rocas que orbitan a la estrella, algo parecido a la colisión de los fragmentos de la estación espacial representada en la película Gravity (pero a una escala mucho mayor). Pueden revisar observaciones anteriores de Beta Pictoris en eso1024 y eso0842.

[2] Los cometas contienen hielo de monóxido de carbono, dióxido de carbono, amoníaco y metano, pero el componente mayoritario es una mezcla de polvo y hielo de agua.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una colaboración entre Europa, América del Norte y Asia Oriental en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado en Europa por el Observatorio Europeo Austral (ESO), en América del Norte por la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) en cooperación con Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencias (NSC) de Taiwán; y en Asia Oriental por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y operaciones de ALMA en Europa están lideradas por ESO; en América del Norte por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI); y en Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Observatorio Conjunto ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operación de ALMA.

Esta investigación se ha presentado en un artículo titulado “Molecular Gas Clumps from the Destruction of Icy Bodies in the β Pictoris Debris Disk” que aparece en la revista Science del 6 de marzo de 2014.

El equipo está compuesto por W.R.F. Dent (Oficina Conjunta de ALMA, Santiago, Chile [JAO]), M.C. Wyatt (Instituto de Astronomía, Cambridge, Reino Unido [IoA]), A. Roberge (Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, Greenbank, USA), J.-C. Augereau (Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble, Francia [IPAG]), S. Casassus (Universidad de Chile, Santiago, Chile), S. Corder (JAO), J.S. Greaves (Universidad de Andrews, Reino Unido), I. de Gregorio-Monsalvo (JAO), A. Hales (JAO), A.P.Jackson (IoA), A. Meredith Hughes (Universidad de Wesleyan, Middletown, EE.UU.), A.-M. Lagrange (IPAG), B. Matthews (Consejo Nacional de Investigación de Canadá, Victoria, Canadá) y D. Wilner (Observatorio de Astrofísica Smithsonian, Cambridge, EE.UU.).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Quince países apoyan esta institución: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de categoría mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (sigla en inglés del Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

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