Choque de cometas explica la sorprendente presencia de aglomeraciones de gas descubiertas por ALMA
6 Marzo, 2014 / Tiempo de lectura: 8 minutes
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 constituye una sorpresa, ya que se supone que este tipo de gas es rápidamente destruido por la luz ultravioleta de la estrella. Algo, que probablemente sean numerosas colisiones entre pequeños objetos helados como los 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 ubicada a unos 63 años-luz de la Tierra, fácilmente detectable a simple vista en el cielo austral, ya es aclamada como el arquetipo de un sistema planetario joven. Fue una de las primeras estrellas descubiertas rodeada por un gran disco de restos polvorientos y se sabe que alberga un planeta orbitando a unos 1.200 millones de kilómetros [1].
Nuevas observaciones llevadas a cabo con ALMA muestran que el disco está impregnado de monóxido de carbono. Paradójicamente, la presencia de este gas, tan nocivo para los seres humanos en la Tierra, indicaría que el sistema planetario de Beta Pictoris podría convertirse en un buen hábitat para albergar vida. El bombardeo de cometas que están sufriendo los planetas del sistema puede estar proporcionándoles agua, lo que podría permitir el desarrollo de vida [2].
Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center/ Aki Roberge. (*) Subtítulos automáticos disponibles en el menú inferior del video.
Pero hay otra sorpresa en los datos aportados por ALMA. No solo se descubrió el monóxido de carbono, sino que además se mapeó su ubicación en el disco gracias a su capacidad única de medir de manera simultánea tanto la posición como la velocidad del objeto observado. Así se determinó que 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 entre Neptuno y el Sol. El motivo por el cual el gas se encuentra en ese pequeño espacio tan lejos de la estrella es un misterio.
Pero el monóxido de carbono se descompone rápidamente y con facilidad debido a los rayos ultravioletas de las estrellas, por lo que solo puede perdurar unos 100 años en las zonas del disco de Beta Pictoris donde ha sido observado. Encontrarlo en este disco de 12 millones de años, es una gran sorpresa. ¿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 William R. F. Dent, astrónomo de ALMA (Oficina Conjunta de ALMA, Santiago, Chile) y autor principal del artículo publicado hoy en la revista Science. "La fuente más abundante de monóxido de carbono en un sistema solar 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 compacto y masivo".
La imagen de ALMA del monóxido de carbono presente alrededor de Beta Pictoris (arriba) puede ser representada (abajo) para simular una vista cenital del sistema planetario, lo que revela una gran concentración de gas en su parte más lejana. A modo de comparación se muestran órbitas de nuestro Sistema Solar a escal. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) & NASA's Goddard Space Flight Center/F. Reddy
Pero hay otra sorpresa en los datos aportados por ALMA. No solo se descubrió el monóxido de carbono, sino que además se mapeó su ubicación en el disco gracias a su capacidad única de medir de manera simultánea tanto la posición como la velocidad del objeto observado. Así se determinó que 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 entre Neptuno y el 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 entender 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. Stuartt Corder, subdirector de ALMA y también coautor del artículo, agrega: "este tipo de gas que estamos detectando se destruye fácilmente si queda flotando en estas cantidades. La única manera que se mantenga en discos más jóvenes que Beta Pictoris, es que esté protegido por material de alta densidad. Como este no es el caso, el gas debe ser constantemente generado. La única opción real para que ello suceda son las colisiones de cometas".
Ambas posibilidades dan razones a los astrónomos 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: pueden haber otras moléculas pre-orgánicas más complejas liberadas por esos cuerpos helados", añade Roberge.
Se esperan más observaciones con ALMA, que aún no alcanza todo su potencial. "ALMA debería permitirnos observar otras emisiones como ésta y determinar cuándo y cómo los cometas liberan gas, y en principio agua, al interior de sistemas solares jóvenes, donde planetas rocosos podrían albergar vida". Esto podría 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 "discos de escombros". Son restos de cadena de colisiones de las rocas que orbitan a la estrella, algo parecido a la colisión de los fragmentos de la Estación Espacial Internacional representada en la película "Gravedad" (pero a una escala mucho mayor).
[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 asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
Esta investigación se ha presentado en un artículo titulado "Molecular Gas Clumps from the Destruction of Icy Bodies in thePictoris 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, EE.UU.), 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.).
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