Imagen del MIRI de Webb que muestra el sistema estelar Beta Pictoris. Un disco de escombros polvorientos generado por colisiones entre planetesimales (naranja) domina la vista en posición lateral. Un disco secundario más cálido (cian) está inclinado aproximadamente 5 grados en relación con el disco primario. La característica curva en la parte superior derecha, apodada por el equipo científico como la "cola de gato", nunca se había visto antes. Se ha utilizado un coronógrafo (círculo y barra negros) para bloquear la luz de la estrella central, cuya ubicación está marcada con una forma de estrella blanca.

Webb descubre una «cola de gato» polvorienta en Beta Pictoris

Un equipo de astrónomos ha descubierto una nueva estructura con forma de «cola de gato», no vista hasta ahora, en el sistema Beta Pictoris (Beta Pic) utilizando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA.

Beta Pictoris, un sistema planetario joven ubicado a solo 63 años luz de distancia, sigue intrigando a los científicos, incluso después de décadas de estudio profundo. Posee el primer disco de polvo captado alrededor de otra estrella, un disco de escombros producido por colisiones entre asteroides, cometas y planetesimales.

Observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA ya revelaron un segundo disco de escombros en este sistema, inclinado con respecto al primero.

Una «cola de gato» en Beta Pictoris

El equipo, liderado por Isabel Rebollido del Centro de Astrobiología en España, y ahora Investigadora Asociada de la ESA, utilizó el NIRCam (Cámara de Infrarrojos Cercanos) y el MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) de Webb para investigar la composición de los discos de escombros principal y secundario previamente detectados en Beta Pic.

Imagen del MIRI de Webb que muestra el sistema estelar Beta Pictoris. Un disco de escombros polvorientos generado por colisiones entre planetesimales (naranja) domina la vista en posición lateral. Un disco secundario más cálido (cian) está inclinado aproximadamente 5 grados en relación con el disco primario. La característica curva en la parte superior derecha, apodada por el equipo científico como la "cola de gato", nunca se había visto antes. Se ha utilizado un coronógrafo (círculo y barra negros) para bloquear la luz de la estrella central, cuya ubicación está marcada con una forma de estrella blanca.
Imagen del MIRI de Webb que muestra el sistema estelar Beta Pictoris. Un disco de escombros polvorientos generado por colisiones entre planetesimales (naranja) domina la vista en posición lateral. Un disco secundario más cálido (cian) está inclinado aproximadamente 5 grados en relación con el disco primario. La característica curva en la parte superior derecha, apodada por el equipo científico como la «cola de gato», nunca se había visto antes. Se ha utilizado un coronógrafo (círculo y barra negros) para bloquear la luz de la estrella central, cuya ubicación está marcada con una forma de estrella blanca.

Los resultados superaron sus expectativas, revelando una ramificación de polvo con forma de cola de gato e inclinada bruscamente, que se extiende desde la porción suroeste del disco de escombros secundario.

Beta Pictoris es el disco de escombros que lo tiene todo: tiene una estrella muy brillante y cercana que podemos estudiar muy bien”, dijo Rebollido. “Aunque ha habido observaciones anteriores desde tierra en este rango de longitud de onda, no tenían la sensibilidad y la resolución espacial que ahora tenemos con Webb, así que no detectaron esta característica”.

MIRI de Webb: El poder del infrarrojo medio

Incluso con Webb, observar Beta Pic en el rango de longitud de onda correcto, en este caso, el infrarrojo medio, fue crucial para detectar la cola de gato, ya que solo apareció en los datos de MIRI.

Los datos de infrarrojo medio de Webb también revelaron diferencias de temperatura entre los dos discos de Beta Pic, que probablemente se deben a diferencias en la composición.

No esperábamos que Webb revelara que hay dos tipos diferentes de material alrededor de Beta Pic, pero MIRI claramente nos mostró que el material del disco secundario y la cola de gato es más caliente que el disco principal”, dijo Christopher Stark, coautor del estudio en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.

“El polvo que forma el disco secundario y la cola debe ser muy oscuro, por lo que no lo vemos fácilmente en longitudes de onda visibles o cercanas al infrarrojo, pero brilla en el infrarrojo medio”.

Para explicar la temperatura más alta, el equipo dedujo que el polvo puede ser un material orgánico refractario altamente poroso, similar a la materia encontrada en las superficies de cometas y asteroides en nuestro Sistema Solar.

Como ejemplo, un análisis preliminar del material muestreado del asteroide Bennu por la misión OSIRIS-Rex de la NASA encontró que era muy oscuro y rico en carbono, similar a lo que MIRI ha detectado en Beta Pic.

Emulando una «cola de gato» en laboratorio

Sin embargo, queda una pregunta importante: ¿qué podría explicar la forma de la cola de gato, una característica única, a diferencia de lo que se ve en discos alrededor de otras estrellas?

Rebollido y el equipo modelaron varios escenarios en un intento de emular la cola de gato y desentrañar sus orígenes. Aunque se requiere más investigación y pruebas, el equipo presenta una fuerte hipótesis de que la cola de gato es el resultado de un «evento de producción de polvo» que ocurrió hace apenas cien años.

“Algo sucede, como una colisión, y se produce mucho polvo”, compartió Marshall Perrin, coautor del estudio en el Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland. “Al principio, el polvo va en la misma dirección orbital que su fuente, pero luego también comienza a dispersarse».

«La luz de la estrella empuja las partículas de polvo más pequeñas y esponjosas lejos de la estrella más rápido, mientras que los granos más grandes no se mueven tanto, creando una larga extensión de polvo”.

La característica de la cola de gato es muy inusual, y reproducir la curvatura con un modelo dinámico fue difícil”, explicó Stark. “Nuestro modelo requiere que el polvo pueda ser expulsado del sistema extremadamente rápido, lo que nuevamente sugiere que está hecho de material orgánico refractario”.

Una ilusión óptica

El modelo preferido del equipo explica el ángulo agudo de la cola lejos del disco como una simple ilusión óptica. Nuestra perspectiva combinada con la forma curva de la cola crea el ángulo observado de la cola, mientras que, de hecho, el arco de material se está alejando del disco con una inclinación de cinco grados.

Teniendo en cuenta el brillo de la cola, el equipo estima que la cantidad de polvo dentro de la cola de gato equivale a un gran asteroide del cinturón principal extendido a lo largo de 16 mil millones de kilómetros.

Fuente: Webb discovers dusty cat’s tail in Beta Pictoris System

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