FORMACIÓN DE SISTEMAS PLANETARIOS

(1 Marzo 2011 - ESO) Utilizando los telescopios del VLT de ESO en modo interferométrico un equipo internacional de astrónomos ha logrado estudiar el efímero disco de material que rodea a una estrella joven, donde se podría estar formando un sistema planetario. Este observatorio europeo, el más moderno del mundo, está en Cerro Paranal, Región de Antofagasta, en Chile.

Por primera vez se pudo detectar a un compañero más pequeño, que podría ser la causa del gran espacio que se observa en el disco. Futuras observaciones permitirán determinar si se trata de un planeta o una estrella enana marrón.

Imagen: Impresión artística de un planeta en el disco alrededor de la estrella joven T Cha. Crédito: ESO.

Los planetas se forman a partir de discos de material que rodean a las estrellas, pero la transición desde discos de polvo hasta sistemas planetarios es rápida y dificilmente pueden ser identificados durante esta fase [1].

Pero un posible candidato se encuentra en T Chamaeleontis (T Cha), una débil estrella ubicada en la pequeña constelación austral de Camaeleón, comparable en tamaño con nuestro Sol, pero mucho más cerca del comienzo de su formación [2]. La juvenil estrella se encuentra a unos 330 años-luz de la Tierra y sólo tiene unos siete millones de años de edad. Hasta ahora ningún planeta en formación ha sido encontrado en el interior de estos discos de transición, aunque previamente se han logrado observar planetas en discos más maduros (ver comunicado anterior).

“Estudios anteriores habían mostrado que T Cha era un excelente objetivo para estudiar cómo se forman los sistemas planetarios”, dice Johan Olofsson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Alemania), uno de los autores principales de los dos artículos científicos publicados en la revista Astronomy & Astrophysics, que describen este nuevo trabajo. “Pero esta estrella es bastante lejana, por lo que se necesitó todo el poder del Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) para distinguir los detalles más finos y ver lo que está ocurriendo en el disco de polvo”.

Los astrónomos observaron por primera vez T Cha con el instrumento AMBER, instalado en el Interferómetro del VLT [3]. Así encontraron que parte del material del disco formaba un delgado anillo de polvo a tan sólo unos 20 millones de kilómetros de la estrella. Más allá de este disco interior encontraron una zona sin polvo y un disco externo, comenzando en regiones ubicadas a 1.100 millones de kilómetros de la estrella y extendiéndose hacia el exterior.

Nuria Huélamo, (Centro de Astrobiología, CAB/INTA-CSIC, España), la primera autora del segundo artículo, continúa la historia: “Para nosotros, el espacio en el disco de polvo alrededor de T Cha era una evidencia concluyente, y nos preguntamos: ¿estaremos siendo testigos de un compañero abriendo un hueco dentro del disco protoplanetario?”.

Sin embargo, encontrar un tenue compañero tan cerca de una estrella brillante es un enorme reto, por lo que el equipo tuvo que utilizar el instrumento NACO del VLT de una nueva y poderosa forma, llamada SAM (sparse aperture masking), para lograr el objetivo [4].

Después de un cuidadoso análisis encontraron signos claros de un objeto ubicado dentro del espacio del disco, a unos mil millones de kilómetros de la estrella –un poco más lejos que Júpiter en nuestro Sistema Solar- y cerca del borde exterior del hueco. Esta es la primera vez que se detecta un objeto más pequeño que una estrella en un disco de transición alrededor de una estrella joven. La evidencia sugiere que el compañero no puede ser una estrella normal [5], pero podría ser una estrella enana marrón [6] rodeada de polvo o, aún más interesante, un planeta recién formado.

Huélamo concluye: “Este es un excelente estudio conjunto que combina dos diferentes instrumentos de vanguardia en el Observatorio Paranal de ESO. Observaciones futuras nos permitirán descubrir más acerca del compañero y el disco, y también entender qué alimenta al disco de polvo interior”.

Imagen izquierda: Vista de campo amplio en luz visible de la región que rodea a la joven estrella T Cha, creada a partir de fotografías tomadas a través de filtros rojo y azul que forman parte del Digitized Sky Survey 2. La estrella aparece cerca del centro. Parte del polvo asociado a esta región de formación estelar es débilmente visible en el fondo, especialmente en la parte superior izquierda. Crédito: ESO y Digitized Sky Survey 2. Agradecimientos: Davide De Martin

Imagen derecha: Mapa con la ubicación de la joven estrella T Cha en la constelación de Camaleón. Pueden verse la mayoría de las estrellas visibles a simple vista bajo condiciones favorables, con T Cha marcada en un círculo rojo. Sin ambargo T Cha es demasiado débil para ser detectada a simple vista, pero es fácilmente observable con un telescopio pequeño. Crédito: ESO, IAU y Sky & Telescope

Notas
[1] Los discos de transición pueden ser detectados porque emiten menos radiación en longitud de onda infrarroja-media. La ausencia de polvo cerca de la estrella y la creación de huecos y agujeros pueden explicar la ausencia de esta radiación. Se piensa que los planetas recién formados pueden crear estos huecos, aunque existen otras posibilidades.

[2] T Cha es una estrella T Tauri, una estrella muy joven que aún se está contrayendo hacia la secuencia principal.

[3] Los astrónomos usaron el instrumento AMBER (Astronomical Multi-BEam combineR) y el Interferómetro del VLT para combinar la luz de los cuatro telescopios de 8,2 metros del VLT y crear un “telescopio virtual” de 130 metros de largo.

[4] NACO (o NAOS–CONICA) es un instrumento de óptica adaptativa instalado en el Very Large Telescope de ESO. Gracias a la óptica adaptativa, los astrónomos pueden eliminar la mayor parte de las aberraciones causadas por la atmósfera y obtener imágenes muy nítidas. El equipo usó NACO de una nueva forma, llamada SAM (sparse aperture masking), para encontrar al compañero. Este es un tipo de interferometría que, en vez de combinar la luz de múltiples telescopios, como hace el Interferómetro del VLT (VLTI), usa diferentes partes del espejo de un solo telescopio (en este caso el espejo de la Unidad 4 del VLT). Esta nueva técnica es particularmente buena para encontrar objetos tenues que se encuentran muy cerca de otros brillantes. VLTI/AMBER es ideal para el estudio de la estructura del disco interior y es menos sensible a la presencia de un compañero distante.

[5] Los astrónomos buscaron al compañero usando NACO en dos espectros de banda diferentes –a 2,2 micras y a 3,8 micras. El compañero solo es visible a mayor longitud de onda, lo que significa que el objeto es frío, como un planeta, o una enana marrón envuelta en polvo.

[6] Las enanas marrones son objetos de tamaño intermedio entre las estrellas y los planetas. No son lo suficientemente masivas para fusionar hidrógeno en su núcleo, pero son más grandes que los planetas gigantes como Júpiter.

Información adicional:
Este estudio fue presentado en dos artículos: Olofsson et al. 2011, “Warm dust resolved in the cold disk around TCha with VLTI/AMBER”, y Huélamo et al. 2011, “A companion candidate in the gap of the T Cha transitional disk”, que aparecerán en la revista Astronomy & Astrophysics.