ALMA observa “intruso” en flagrante acercamiento estelar raramente detectado hasta ahora

13 Enero, 2022 / Tiempo de lectura: 9 minutes

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y al Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), un equipo científico registró un fenómeno pocas veces observado hasta ahora: el acercamiento de un objeto al sistema estelar Z Canis Majoris (Z CMa). Este objeto ajeno al sistema se acercó e interactuó con el entorno de la protoestrella binaria y gatilló la formación de unos largos y caóticos penachos de polvo y gas en el disco que la rodea.

Este tipo de fenómeno se había observado con cierta frecuencia en simulaciones computacionales de procesos de formación estelar, pero hasta ahora se habían realizado escasas observaciones directas, con lo cual había quedado relegado al plano teórico.

“Es difícil obtener pruebas de estos fenómenos de acercamiento porque ocurren muy rápido y cuesta detectarlos cuando ocurren. Lo que hicimos con las observaciones de Banda 6 de ALMA y con el VLA equivale a capturar la imagen de un rayo en el momento exacto en que azota un árbol”, explica Ruobing Dong, astrónomo de la Universidad de Victoria, en Canadá, e investigador principal del estudio. “Este hallazgo demuestra que los encuentros cercanos con estrellas jóvenes rodeadas por discos son reales, y no simples conjeturas formuladas en simulaciones computacionales. En observaciones anteriores se habían detectado acercamientos de este tipo, pero no se había logrado recabar pruebas exhaustivas como las que logramos en el estudio de Z CMa”.

Las perturbaciones (o disturbios) como la que se observó en Z CMa no suelen ser causadas por objetos intrusos, sino por estrellas hermanas que crecen juntas. Hauyu Baobab Liu, astrónomo del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica, en Taiwán, y coautor del artículo, señala: “La mayoría de las veces las estrellas no se forman solas. Suelen ser mellizas, o incluso trillizas o cuatrillizas, que nacen juntas y pueden atraerse entre sí por efecto gravitacional y, en consecuencia, acercarse considerablemente. En ese momento, parte del material de los discos protoplanetarios de las estrellas puede verse desplazado y formar extensos penachos de gas que proporcionan pistas a los equipos astronómicos acerca de encuentros estelares anteriores”.

Nicolás Cuello, astrofísico e investigador titular de una beca Marie Curie en la Universidad de Grenoble Alpes, en Francia, y coautor del artículo, agrega que, en el caso de Z CMa, fue la morfología (o estructura) de estos penachos la que ayudó a los científicos a identificar y ubicar con precisión el intruso. “Los encuentros estelares causan cambios morfológicos en los discos (espirales, deformaciones, sombras, etc.) que delatan estos acercamientos. En este caso, al observar cuidadosamente el disco de Z CMa, detectamos la presencia de varios indicios de acercamientos”.

Dichos indicios no solo ayudaron al equipo científico a identificar el objeto intruso, sino que les permitieron deducir las consecuencias que tendrían estas interacciones para el futuro de Z CMa y los nuevos planetas que se están formando en el sistema, un proceso que sigue siendo un misterio para científicos y científicas. “Gracias a esta nueva investigación, ahora sabemos que estos acercamientos ocurren y que generan un importante impacto en los discos circumestelares gaseosos donde se forman los planetas, alrededor de las estrellas jóvenes”, afirma Nicolás Cuello. “Estos acercamientos pueden perturbar considerablemente los discos circumestelares que rodean las estrellas afectadas, tal como lo demuestran los extensos penachos observados alrededor de Z CMa”.

Hauyu Baobab Liu agrega: “Estas perturbaciones no solo generan penachos de gas, sino que también podrían incidir en la evolución térmica de las estrellas afectadas, como Z CMa. Esto podría causar fenómenos violentos como erupciones de acreción e incidir en el desarrollo del sistema estelar en su totalidad de formas que aún no hemos observado o determinado”.

Según Ruobing Dong, el estudio de la evolución y el crecimiento de los distintos sistemas estelares jóvenes de la galaxia ayuda a los equipos científicos a entender mejor el origen de nuestro propio Sistema Solar. “La observación de eventos como estos nos abre una ventana hacia el pasado, y nos permite incluso determinar lo que pudo haber sucedido en las primeras etapas de desarrollo de nuestro propio Sistema Solar, un proceso cuyos rastros desaparecieron hace tiempo. Observar fenómenos como este ocurriendo en sistemas solares que aún están formándose nos proporciona la información necesaria para deducir lo que pudo haber pasado en nuestro Sistema Solar hace mucho tiempo. Ahora, el VLA y ALMA nos dieron las primeras pistas para dilucidar este misterio, y las próximas generaciones de observatorios de este tipo abrirán nuevas ventanas hacia el Universo que nos permitirán realizar hallazgos con los cuales apenas soñamos”. Hace poco, el Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés) obtuvo el visto bueno para que su Laboratorio Central de Desarrollo (CDL) lleve a cabo un proyecto de actualización del receptor de Banda 6 de ALMA por varios millones de dólares, mientras que su Next Generation VLA (ngVLA) obtuvo un sólido respaldo de la comunidad astronómica en el marco de la evaluación decenal Astro2020. La actualización tecnológica de ambos telescopios se traducirá en mejores observaciones y, posiblemente, en un importante aumento en los hallazgos de objetos difíciles de detectar, como el intruso estelar de Z CMa. Ambos proyectos están siendo parcialmente financiados por la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF). “Estas observaciones ponen de manifiesto la sinergia que se produce al usar un instrumento nuevo junto con uno más consolidado, y demuestra el potencial del receptor de Band 6 de ALMA”, celebra el Dr. Joe Pesce, astrofísico y ALMA Program Director del NSF. “Estoy ansioso por ver los resultados aún más reveladores que se obtendrán con la actualización del receptor de Banda 6 de ALMA”.

Información adicional

Los resultados de esta investigación se publican como Dong et. al, "El probable acercamiento de la protoestrella binaria Z CMa atrapada en acción”, en Nature Astronomy, 10.1038/s41550-021-01558-y

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO), socio de ALMA en nombre de América del Norte.

 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.

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