Imágenes capturadas utilizando el instrumento SPHERE en el VLT de ESO. El sistema de óptica adaptativa extrema corrige los efectos de las turbulencias atmosféricas terrestres, proporcionando imágenes nítidas de los discos de acreción. Para bloquear el intenso resplandor de las estrellas, se utilizó una máscara circular llamada coronógrafo, revelando así los tenues discos de acreción que las rodean.

Investigadores sondean discos de acreción de más de 80 estrellas

Un equipo de astrónomos ha arrojado nueva luz sobre el fascinante y complejo proceso de formación de planetas. Las impresionantes imágenes, capturadas utilizando el Telescopio Muy Grande (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile, representan uno de los mayores sondeos de discos de acreción jamás realizados.

La investigación reúne observaciones de más de 80 estrellas jóvenes que podrían albergar planetas en formación a su alrededor. Esto proporciona a los astrónomos una gran cantidad de datos, e ideas únicas sobre cómo surgen los planetas en diferentes regiones de nuestra galaxia.

Qué son los discos de acreción

Los discos de acreción son estructuras en forma de disco compuestas de material que rodea un objeto astronómico, como una estrella joven, un agujero negro o una estrella de neutrones. Este disco se forma a partir del material que cae hacia el objeto central debido a la fuerza gravitatoria.

Esta imagen compuesta muestra el disco de acreción MWC 758, ubicado a unos 500 años luz en la región de Tauro. El color amarillo representa observaciones infrarrojas obtenidas con SPHERE en el VLT de ESO. Las regiones azules, por otro lado, corresponden a observaciones realizadas con ALMA.
Esta imagen compuesta muestra el disco de acreción MWC 758, ubicado a unos 500 años luz en la región de Tauro. El color amarillo representa observaciones infrarrojas obtenidas con SPHERE en el VLT de ESO. Las regiones azules, por otro lado, corresponden a observaciones realizadas con ALMA.

Estos discos se originan a partir de una nube de gas y polvo que comienza a colapsar gravitacionalmente. A medida que el material cae hacia el centro, empieza a rotar debido a la conservación del momento angular. Este movimiento rotatorio conduce a la formación de un disco aplanado alrededor del objeto central en formación.

Dentro de estos discos de acreción, los granos de polvo y partículas más pequeñas comienzan a colisionar y fusionarse, formando con el tiempo cuerpos más grandes, como planetesimales y protoplanetas. Estos cuerpos pueden continuar acumulando material y creciendo para convertirse en planetas.

Amplia visión general

«Esto realmente marca un cambio en nuestro campo de estudio», dice Christian Ginski, profesor en la Universidad de Galway, Irlanda. «Hemos pasado del estudio intenso de sistemas solares individuales, a esta amplia visión general de regiones enteras de formación estelar»

Imágenes capturadas utilizando el instrumento SPHERE en el VLT de ESO. El sistema de óptica adaptativa extrema corrige los efectos de las turbulencias atmosféricas terrestres, proporcionando imágenes nítidas de los discos de acreción. Para bloquear el intenso resplandor de las estrellas, se utilizó una máscara circular llamada coronógrafo, revelando así los tenues discos de acreción que las rodean.
Imágenes capturadas utilizando el instrumento SPHERE en el VLT de ESO. El sistema de óptica adaptativa extrema corrige los efectos de las turbulencias atmosféricas terrestres, proporcionando imágenes nítidas de los discos de acreción. Para bloquear el intenso resplandor de las estrellas, se utilizó una máscara circular llamada coronógrafo, revelando así los tenues discos de acreción que las rodean.

Hasta la fecha, se han descubierto más de 5.000 planetas orbitando estrellas distintas al Sol, a menudo dentro de sistemas notablemente diferentes al nuestro sistema solar.

Para entender dónde y cómo surge esta diversidad, los astrónomos deben observar los discos de acreción ricos en polvo y gas que rodean a las estrellas jóvenes, las cunas mismas de la formación de planetas. Estos discos se encuentran mejor en el interior de enormes nubes de gas donde las propias estrellas se están formando.

Al igual que los sistemas planetarios maduros, las nuevas imágenes muestran la extraordinaria diversidad de discos de acreción. «Algunos de estos discos muestran enormes brazos espirales, presumiblemente impulsados por el intrincado ballet de planetas en órbita», dice Ginski.

«Otros muestran anillos y grandes cavidades talladas por planetas en formación, mientras que algunos parecen lisos y casi inactivos entre toda esta actividad bulliciosa», agrega Antonio Garufi, astrónomo del Observatorio Astrofísico de Arcetri, Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) de Italia.

86 estrellas en tres regiones

Las observaciones fueron realizadas por un gran equipo internacional, que incluyó científicos de más de 10 países. Este equipo estudió un total de 86 estrellas en tres regiones diferentes de formación estelar de nuestra galaxia

  • Tauro y Camaleón I, ambos a unos 600 años luz de la Tierra.
  • Orión, una nube rica en gas a unos 1.600 años luz de la Tierra, que es el lugar de nacimiento de varias estrellas más masivas que el Sol.

El equipo obtuvo varias ideas clave del conjunto de datos: Por ejemplo, en Orión encontraron que las estrellas en grupos de dos o más eran menos propensas a tener grandes discos de acreción. Este es un resultado significativo dado que, a diferencia de nuestro Sol, la mayoría de las estrellas en nuestra galaxia tienen compañeras.

Además, la apariencia desigual de los discos de acreción en esta región sugiere la existencia de planetas masivos incrustados en ellos, lo que podría estar provocando que los discos se deformen y se desalineen.

Un sofisticado equipamiento

Aunque los discos de acreción pueden extenderse distancias cientos de veces mayores que la que existe entre la Tierra y el Sol, su ubicación a varios cientos de años luz de nosotros los hace aparecer como diminutos puntos en la inmensidad del espacio.

SPHERE

Para observar los discos de acreción, el equipo utilizó el sofisticado instrumento de Investigación de Exoplanetas de Alto Contraste con Espectro-Polarimetría (SPHERE), montado en el VLT de ESO.

SPHERE es el sistema de óptica adaptativa extrema y coronografía del VLT. Su objetivo es la obtención de imágenes y la caracterización espectroscópica y polarimétrica de sistemas planetarios extrasolares en longitudes de onda ópticas e infrarrojas cercanas.
SPHERE es el sistema de óptica adaptativa extrema y coronografía del VLT. Su objetivo es la obtención de imágenes y la caracterización espectroscópica y polarimétrica de sistemas planetarios extrasolares en longitudes de onda ópticas e infrarrojas cercanas.

El sistema de óptica adaptativa extrema de vanguardia de SPHERE corrige los efectos de las turbulencias en la atmósfera terrestre, proporcionando imágenes nítidas de los discos de acreción.

Esto permitió al equipo obtener imágenes de discos de acreción con masas tan bajas como la mitad de la masa del Sol, que son típicamente demasiado débiles para la mayoría de los demás instrumentos disponibles hoy en día.

X-shooter

El instrumento X-shooter del VLT proporcionó datos adicionales para la investigación, que permitieron a los astrónomos determinar lo jóvenes y masivas que son las estrellas.

X-shooter puede registrar todo el espectro electromagnético de un objeto celeste en una sola toma, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano, con gran sensibilidad y resolución espectral.
X-shooter puede registrar todo el espectro electromagnético de un objeto celeste en una sola toma, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano, con gran sensibilidad y resolución espectral.

ALMA

Por otro lado, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en el que ESO es socio, ayudó al equipo a comprender más sobre la cantidad de polvo que rodea algunas de las estrellas.

Imagen con varios de los radiotelescopios que conforman el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Imagen con varios de los radiotelescopios que conforman el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Estos equipos permiten a los astrónomos cartografiar cómo se distribuye el polvo alrededor de las estrellas de maneras diferentes, pero complementarias.

SPHERE captura la luz de la estrella que ha sido dispersada por el polvo del disco de acreción a su alrededor. ALMA, por otro lado, registra la radiación emitida directamente por el polvo del disco.

Estas observaciones combinadas ayudan a los astrónomos a comprender cómo pueden formarse planetas en los polvorientos discos de acreción que rodean a las estrellas jóvenes.

A la espera del ELT

A medida que avanza la tecnología, el equipo espera adentrarse aún más en el corazón de los sistemas formadores de planetas.

El ELT será el telescopio óptico más grande del mundo y permitirá a los científicos sumergirse más profundamente en nuestro universo que nunca. El “ojo en el cielo” de 39 metros del ELT capturará algunas de las imágenes más claras jamás tomadas, con una precisión que alcanzará 16 veces la del Telescopio Espacial Hubble. Ubicado a 3.046 m sobre el nivel del mar, en la cima del Cerro Armazones en Chile, la construcción del ELT ya ha comenzado. Una vez terminado, el ELT desentrañará innumerables misterios del cielo nocturno del hemisferio sur, observando exoplanetas y nebulosas distantes, contemplando el corazón de nuestra Vía Láctea y hasta las primeras galaxias de nuestro Universo. Esta representación 3D del telescopio muestra cómo se verá cuando funcione durante la noche, con sus unidades de estrellas guía láser.
El ELT será el telescopio óptico más grande del mundo y permitirá a los científicos sumergirse más profundamente en nuestro universo que nunca. El “ojo en el cielo” de 39 metros del ELT capturará algunas de las imágenes más claras jamás tomadas, con una precisión que alcanzará 16 veces la del Telescopio Espacial Hubble.

La construcción del próximo Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO ya ha comenzado. Estará ubicado a 3.046 m sobre el nivel del mar, en la cima del Cerro Armazones, en Chile.

El gran espejo de 39 metros del ELT permitirá al equipo estudiar las regiones más internas alrededor de estrellas jóvenes. Aquí podrían estar formándose planetas rocosos como los de nuestro propio sistema solar.

El ELT desentrañará innumerables misterios del cielo nocturno del hemisferio sur. Observará exoplanetas y nebulosas distantes, contemplando el corazón de nuestra Vía Láctea y hasta las primeras galaxias de nuestro Universo.

Fuente: Groundbreaking survey reveals secrets of planet birth around dozens of stars

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