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Disco de polvo:
 

¿FORMACIÓN PLANETARIA EN ACCIÓN
 
Astrónomos creen haber observado por primera vez un objeto despejando el disco que rodea a una estrella joven.

Impresión artística del disco alrededor  de la estrella joven T Cha. Crédito: ESO.(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”.

Impresión artística del disco alrededor  de la estrella joven T Cha. Crédito: ESO. Impresión artística del disco alrededor  de la estrella joven T Cha. Crédito: ESO.

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.




Estrellas masivas:
 

TODAS LAS ESTRELLA NACEN IGUALES
 
No importa si finalmente serán estrellas pequeñas o masivas, todas nacen igual.

En la imagen se observa la estrella encapsulada en su capullo de gases con un chorro prominente. Crédito: ESO/S. Kraus.(15 Julio 2010 - ESO) Astrónomos han obtenido la primera imagen de un disco de polvo que rodea muy de cerca a una nueva estrella masiva, proporcionando evidencia directa de que las estrellas masivas se forman de la misma manera que sus hermanas menores. El descubrimiento, realizado gracias a una combinación de telescopios de ESO, es presentado en un artículo publicado esta semana en la revista Nature.

Imagen: Combinando la luz de tres Telescopios Auxiliares de 1,8 metros del VLTI los astrónomos pudieron ver detalles equivalentes a los observables con un espejo de 85 metros de diámetro. En la imagen se observa la estrella encapsulada en su capullo de gases con un chorro prominente.

“Nuestras observaciones muestran un disco rodeando a una estrella masiva en estado embrionario que ya está completamente formada”, dice Stefan Kraus, quien lideró el estudio. “Uno puede decir que ¡el bebé está a punto de nacer!”.

El equipo de astrónomos observó un objeto conocido con el críptico nombre de IRAS 13481-6124. Ubicada en la constelación de Centauro, a unos 10.000 años-luz de distancia, la joven estrella central -que tiene unas veinte veces la masa de nuestro Sol y cinco veces su radio- aún está rodeada por su capullo pre-natal.

A partir de imágenes de archivo obtenidas por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, así como de observaciones realizadas con el telescopio submilimétrico APEX de 12 metros de diámetro, ubicado en Chajnantor, los astrónomos descubrieron la presencia de un chorro. “Tales chorros son observados comúnmente alrededor de estrellas jóvenes de baja masa y generalmente indican la presencia de un disco”, dice Kraus.

Ilustración del disco circunestelar de la estrella masiva con un chorro. Crédito: ESO/S. Kraus.Los discos circumestelares son un ingrediente esencial en el proceso de formación de estrellas de baja masa tales como nuestro Sol. Sin embargo, no se sabe si tales discos también están presentes durante la formación de estrellas más masivas, que poseen más de diez masas solares, donde la fuerte luz emitida podría impedir que la masa caiga hacia la estrella. Por ejemplo, se ha propuesto que las estrellas masivas podrían formarse cuando se funden estrellas más pequeñas.

Imagen: Ilustración del disco circumestelar de la estrella masiva con un chorro.

Para descubrir y entender las propiedades de este disco, los astrónomos emplearon el Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) de ESO. Al combinar la luz de tres de los Telescopios Auxiliares de 1,8 metros del VLTI con el instrumento AMBER, los astrónomos pudieron ver detalles equivalentes a los observables con un espejo de 85 metros de diámetro. La resolución obtenida es de unas 2,4 milésimas de segundos de arco, lo que equivale a detectar la cabeza de un tornillo en la Estación Espacial Internacional, o más de diez veces la resolución posible de alcanzar con los telescopios de luz visible que actualmente existen en el espacio.

Con esta capacidad única, complementada con observaciones realizadas con otro de los telescopios de ESO, el New Technology Telescope de 3,58 metros en La Silla, Kraus y sus colegas fueron capaces de detectar un disco alrededor de IRAS 13481-6124.

“Esta es la primera vez que logramos fotografiar las zonas interiores del disco alrededor de una estrella joven masiva”, dice Kraus. “Nuestras observaciones muestran que el proceso de formación funciona de la misma manera para todas las estrellas, independientemente de la masa”.

Los astrónomos concluyeron que el sistema tiene unos 60.000 años y que la estrella ha alcanzado su masa final. Debido a la intensa luz de la estrella, 30.000 veces más luminosa que nuestro Sol, el disco pronto comenzará a evaporarse. El disco incandescente alcanza una extensión de unas 130 unidades astronómicas (AU), 130 veces la distancia que existe entre la Tierra y el Sol, y posee una masa similar a la de la estrella, aproximadamente veinte veces la del Sol. Adicionalmente se observa que las partes interiores del disco carecen de polvo.




La ven en infrarrojo:
 

NACE UNA ESTRELLA
 
Telescopio orbital Spitzer de la NASA, capta estrella en pleno nacimiento. El singular avistamiento podría ayudar a comprender mejor cómo se forman las estrellas y los planetas.
 Izquierda: En el interior de una oscura nube de gases y polvo, una imagen en infrarrojo  (derecha) revela el desarrollo de una estrella y sus chorros de energía. Spitzer/NASA.

(30 Noviembre 2007 - NASA - CA) El telescopio espacial Spitzer de la Nasa captó una estrella en pleno nacimiento, mostrando cómo pudo haber sido nuestro propio sistema solar hace 4.600 millones de años, informó el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL).

La imagen, tomada en la luz infrarroja, ofrece la primera imagen de una estrella embriónica en el momento en que comienza a contraerse y a emitir gases hacia el vacío cósmico.

Imagen arriba. Izquierda: En el interior de una oscura nube de gases y polvo, una imagen en infrarrojo (derecha) revela el desarrollo de una estrella y sus chorros de energía. Spitzer/NASA.

"En última instancia, su observación ayudará a los astrónomos a comprender mejor cómo se forman las estrellas y los planetas", dijo el organismo de la Nasa en un comunicado.

La estrella ha sido identificada como L1157 y está situada a unos 800 años luz de la Tierra en la constelación de Cefeo.

Las estrellas nacen en el medio de oscuras nubes de gases y polvo, pero el calor generado durante su nacimiento ha permitido su detección por parte de las cámaras de rayos infrarrojos del Spitzer.

La estrella, en el centro de un disco aplanado emite poderosos chorros de energía por sus polos. Spitzer/NASA. "Esta es la primera vez que vemos de manera clara el envoltorio aplastado de una estrella en formación", dijo Leslie Looney, astrónomo de la Universidad de Illinois.

Imagen: Detalle de la estrella naciendo en el centro de un disco aplanado. Emite poderosos chorros de energía por sus polos, calentando los gases de la nube madre que eún la rodea, y haciéndolos brillar. Imagen: Spitzer/NASA.

El color blanco muestra la parte más caliente de los jets, con temperaturas de unos 100 grados Celsius (212 grados Fahrenheit). La mayor parte del material en los jets, en color naranja están a unos cero grados en las escala de Celsius y Fahrenheit. El color rojizo alrededor de la estrella es polvo. Los puntos blancos son otras estrellas, la mayor parte detrás de L1157.

La imagen fue tomada por la cámara infrarroja del Spitzer y se le asignaron colores falsos, ya que la luz infrarroja no es visible a simple vista. La luz infrarroja de 8 micrones aparece commo de color rojizo; 4,5 micrones es verde; y 3,6 micrones aparece como azul.

Según Looney, autor de un estudio sobre la estrella publicado en la revista "Astrophysical Journal Letters", la imagen confirma teorías sobre la formación de las estrellas que predecían un colapso de los gases y polvo cósmico que les rodean.

Tiene unos 10.000 años y se convertirá en una estrella adulta similar a nuestro Sol en alrededor de un millón de años, según los cálculos de los astrónomos.

"Captar fotografías de estrellas bebés no es algo fácil. Pero ahora que tenemos una nos podemos plantear preguntas sobre si este sistema y sus probables planetas, serán similares a los nuestros", manifestó Looney.


Lo ven en infrarrojo:
 

OBSERVAN VAPOR DE AGUA LLOVIENDO EN SISTEMA ESTELAR EN FORMACIÓN
 
Utilizando el observatorio orbital Spitzer de la NASA, que observa la luz infrarroja del cielo, un grupo de astrónomos observan como llueve vapor de agua en sistema estelar en formación.

Ilustración de un sistema planetario en formación. NASA.

(30 Agosto 2007 - NASA - CA) Utilizando el observatorio orbital Spitzer de la NASA, que observa la luz infrarroja del cielo, un grupo de astrónomos ha detectado vapor de agua suficiente como para llenar cinco veces los océanos de la Tierra, en un lugar donde se forma un sistema estelar. Los científicos afirman que el agua cae desde la nube estelar que dió origen al nuevo sistema estelar como hielo y se vaporiza al chocar con el disco de polvo protoplanetario que rodea la estrella, donde se piensa que están naciendo planetas que podrían atraer este vapor de agua.

Ilustración de un sistema planetario en formación. El vapor nace de copos de hielo de la nebulosa (que no vemos en la ilustración) que envuelve la estrella en formación y el disco de polvo y gases que la rodea. La naciente estrella lleva el nombre de catálogo NGC 1333-IRAS 4B (que en la imagen está embebida en el centro de la imagen). NASA.

"Por primera vez, estamos viendo agua cayendo a una región donde posiblemente puedan formarse planetas", afirmó Dan Watson de la Universidad de Rochester, N.Y. Watson es el autor principal de un paper acerca de este "vaporoso" sistema estelar juvenil, que aparece hoy en Nature.

El sistema estelar NGC 1333-IRAS 4B, se está formando dentro de un frío capullo de gas y polvo. Dentro de este capullo, y girando alrededor del embrión estelar se observa un disco de materiales más caliente donde podrían formarse planetas. La información del Spitzer indica que hielo de la zona cercana de la nube nube madre cae a la estrella en formación y se vaporiza cuando choca con el disco.

El agua es abundante en el Universo y en nuestro sistema solar sirvió para formar los planetesimales primigenios que luego pasaron a formar parte de los planetas, miles de éstos objetos cayeron sobre la Tierra durante su etapa de formación trayendo el agua que hoy llena los océanos.

Imagen infrarroja de IRAS 4B. Spitzer, NASA. Imagen: Imagen infrarroja de Spitzer de la zona de formación estelar NGC 1333, que contiene el joven y vaporoso sistema solar, NGC 1333-IRAS 4B. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA.

Al analizar lo que ocurre con el agua en NGC 1333-IRAS 4B, los astrónomos calcularon que la densidad del disco es de al menos 10 mil millones de moléculas de H por centímetro cúbico; con un tamaño mayor que la distancia promedio entre la Tierra y Plutón; y que su temperatura es de 170 Kelvin (-100° C).

Como el agua es más fácil de detectar que otras moléculas, puede ser utilizada cono sonda para estudiar las propiedades del disco. Sin embargo es la primera vez que se observa.

NGC 1333-IRAS 4B está a unos 1 000 años luz de la Tierra en la dirección de la constelación de Perseo. Su embrión estelar central está todavía "alimentándose" del material de la nube madre que colapsa sobre el a su alrededor, mientras aumenta de tamaño. Es todavía muy pronto como para que los astrónomos calculen el tamaño que tendrá finalmente esta estrella.




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El editor y responsable de estas páginas
es el escritor científico Jorge Ianiszewski R.

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