CIW

Los cometas y los asteroides preservan los restos primigenios del Sistema Solar y debería ayudar a explicar su origen. Pero hay enigmas sin resolver. Por ejemplo, ¿cómo obtuvieron los cometas el hielo partículas que se formaron a altas temperaturas y cómo estas partículas refractarias adquirieron bordes con diferentes composiciones? Alan Boss, astrofísico teórico y el cosmoquímico Conel Alexander, ambos del Instituto Cargnegie, en Washington DC, Estados Unidos, junto a Morris Podolak, de la Universidad de  Tel Aviv, Israel, son los primeros en modelar las trayectorias de esas partículas en el disco inestable de gas y polvo que formó el Sistema Solar. Ellos descubrieron que estas partículas refractarias podrían haber sido procesadas en el disco interior caliente y luego viajaron a las regiones exteriores frías para terminar en los cometas de hielo. Sus viajes meandros de ida y vuelta podrían ayudar a explicar las diferentes composiciones de sus bordes. La investigación se publica en la revista científica Earth and Planetary Science Letters.

Se piensa que el joven Sol experimentó una serie de explosiones causadas por la caída rápida del gas del disco en el Sol. El principal mecanismo para explicar estas explosiones es una fase de inestabilidad del disco. Los investigadores modelaron las trayectorias de varios cientos de partículas de centímetros de tamaño de melilita mineral durante una fase de inestabilidad del disco. Estas partículas son similares a las inclusiones ricas en calcio y aluminio, conocidas como CAIs, que son las partículas refractarias encontradas, a menudo, en meteoritos bien conservados, así como en el cometa Wild 2.

Su modelo supone un disco gravitacionalmente inestable, completamente tridimensional, con una masa de aproximadamente 5% la del Sol de hoy y temperaturas que van desde unos fríos 60 K, en las regiones exteriores, a unos muy calientes 1500 K, cerca del centro. Sus cálculos permitieron a los CAIs orbitar en el disco mientras se les sometía a la fricción del gas y la gravedad tanto del disco y como del Sol.

Las partículas comenzaron a orbitar al unísono, pero después de unos 20 años, sus trayectorias comenzaron a divergir de manera significativa. La mayoría golpeó el borde interior del disco a 1 UA  (la distancia de la Tierra al Sol), mientras que otras fueron a la frontera exterior a 10 UA, donde podrían ser barridas por un cometa cada vez mayor. Aproximadamente el 10% migró hacia atrás y adelante en el disco antes de llegar a una u otra frontera.

Luego, los investigadores modelaron los procesos de evaporación  y condensación que experimentaron las partículas durante sus migraciones y encontraron que estas partículas eran propensas a adquirir bordes exteriores con variadas composiciones isotópicas demostrado que recientemente mostraron que caracterizan las CAIs.

“Se piensa que las CAIs se formaron en el comienzo del Sistema Solar. Nuestros resultados muestran que deben haber experimentado historias muy complejas, ya que fueron trasladados caóticamente por todo el disco”, comentó Alexander.

Estas migraciones podrían explicar los diferentes isótopos de oxígeno que se han encontrado en las partículas de meteoritos. Se trata de variedades de átomos de oxígeno con distinto número de neutrones, que apuntan a diferentes condiciones de procesamiento de los bordes de las partículas.

Los trabajos anteriores de Boss han demostrado que la abundancia de isótopos de oxígeno puede variar en un disco inestable en el rango encontrado en los meteoritos. Junto con los nuevos resultados, estos modelos muestran que varios enigmas podrían haber sido resueltos: un disco inestable puede explicar tanto el transporte a gran escala hacia el exterior de partículas refractarias, así como las composiciones peculiares de sus bordes, adquiridas durante sus viajes.

“Es bueno resolver dos problemas a la vez”, dijo Boss. “Pero todavía hay muchos enigmas más acerca de los meteoritos en que debemos trabajar”.

Más información en:

http://carnegiescience.edu/

NASA/JPL-Caltech

Astrónomos han detectado un misterioso anillo de gas de monóxido de carbono alrededor de la joven estrella V1052 Cen, que está a unos 700 años luz de distancia en la constelación austral del Centauro. El anillo es parte de disco de formación planetaria de la estrella, y está tan lejos de V1052 Cen como la Tierra del Sol. Descubierto con Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (ESO), sus bordes son especialmente nítidos.

El monóxido de carbono se detecta a menudo cerca de las estrellas jóvenes, pero el gas generalmente está disperso en el disco de formación planetaria. Lo que es diferente acerca de este anillo se refiere a su forma que es más parecida a una cuerda que a un plato de comida, dijo Charles Cowley, profesor emérito en la Universidad de Michigan, quien lideró el esfuerzo internacional de investigación.

“Es emocionante porque es el anillo más limitado que hemos visto nunca, y requiere una explicación”, dijo Cowley. “En la actualidad, simplemente no se entiende lo que hace que sea una cuerda en lugar de un plato”. Tal vez los campos magnéticos los mantienen en su lugar, dicen los investigadores. Tal vez “planetas pastores” los estén frenando, como varias de las lunas de Saturno controlan ciertos anillos planetarios.

“Lo que hace a esta estrella tan especial es su campo magnético muy intenso y el hecho que gira muy lentamente en comparación con otras estrellas del mismo tipo”, dijo Swetlana Hubrig, del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP), Alemania.

Las propiedades únicas de la estrella son la que primero llamaron la atención de los investigadores, en 2008, y la han estado estudiando intensamente desde entonces.

Entender la interacción entre las estrellas centrales, sus campos magnéticos y los discos de formación planetaria es crucial para que los astrónomos puedan reconstruir la historia del Sistema Solar. También es importante tener en cuenta la diversidad de los sistemas planetarios conocidos más allá del nuestro. Este nuevo descubrimiento plantea más preguntas que respuestas acerca de las últimas etapas de formación de las estrellas y del Sistema Solar.

“¿Por qué los movimientos turbulentos no rompen el anillo?¿Cuán permanente es la estructura? ¿Qué fuerzas podrían actuar para preservarla por tiempos comparables con el tiempo de formación estelar en sí mismo? “, se preguntó Cowley.

El equipo está entusiasmado de haber encontrado un caso testigo ideal para estudiar este tipo de objeto.

“Esta estrella es un regalo de la naturaleza”, dijo Hubrig.

Los resultados han sido recientemente publicados en línea en Astronomy and Astrophysics. El trabajo se titula ““The narrow, inner CO ring around the magnetic Herbig Ae star HD 101412″. Los autores son de la Universidad de Michigan; del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP), Alemania; del Instituto Nacional de Astrofísica, Italia; y del Observatorio Europeo Austral.

Más información en:

http://www.aip.de/

Bob Elbert / ISU

Los astrónomos Massimo Marengo y Carlos Kerton, de la Universidad Estatal de Iowa (ISU) están utilizando el telescopio espacial Spitzer para estudiar las estrellas en las regiones externas de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Marengo estudia estrellas grandes de baja temperatura y los discos de polvo que se forman alrededor de ellas. Kerton está utilizando datos de Spitzer para estudiar regiones de formación de estrellas en la galaxia.

Massimo Marengo, profesor asistente de física y astronomía, está utilizando datos del telescopio infrarrojo Spitzer para estudiar estrellas grandes y frías y los discos polvorientos que se forman alrededor de éstas y otras estrellas, a medida que evolucionan sus sistemas planetarios. Es coautor de un nuevo artículo científico que describe cómo los sistemas de estrellas dobles en tensión podrían ser eficientes “destructores de mundos”, debido a que las colisiones de planetas pueden ser comunes dentro de estos sistemas. El artículo fue publicado en la edición del 19 de agosto de 2010 de The Astrophysical Journal Letters.

Charles Kerton, como profesor asociado de física y astronomía, está utilizando datos de Spitzer para estudiar las regiones de formación estelar de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Es coautor de un nuevo artículo científico que utiliza imágenes de Spitzer para identificar las regiones internas de la Vía láctea donde se están formando estrellas de masa intermedia. El artículo fue publicado en la edición de agosto de The Astronomical Journal.

El telescopio espacial Spitzer de la NASA fue lanzado el 25 de agosto de 2003, en una órbita alrededor del Sol. Su telescopio de 85 cm de diámetro y tres instrumentos científicos están diseñados para detectar radiación infrarroja o calórica. Para ello, el ensamblaje del telescopio tuvo que ser enfriado hasta cerca de unos pocos grados del cero absoluto (o -273 Celsius). El telescopio se quedó sin helio líquido refrigerante el pasado verano boreal, pero es todavía capaz de recopilar datos con sus dos detectores de longitud de onda más corta.

Una de las tareas iniciales del telescopio fue el estudio del centro polvoriento y lleno de estrellas de la Vía Láctea. El telescopio, como parte de un relevamiento astronómíco llamado GLIMPSE360, ahora está apuntando hacia las regiones exteriores de la galaxia y está empezando a enviar imágenes de esas áreas remotas. El relevamiento está liderado por Barbara Whitney, científica superior en la Universidad de Wisconsin-Madison y científica investigadora senior en el Instituto de Ciencia Espacial de Boulder, Colorado.

Kerton y Marengo de la Universidad del Estado de Iowa dicen que el telescopio espacial es una parte importante de su trabajo científico.

“Me permite ver objetos que están ocultos”, dijo Kerton, quien ayudó a planificar el relevamiento GLIMPSE360. “Me permite detectar estrellas jóvenes, recién formadas que no pueden ser vistas de otra manera. Y las muestra con una resolución que nos ayuda a entender lo que estamos viendo”.

Donde los viejos relevamientos mostraban una sola mancha, dice Kerton, las imágenes de Spitzer muestran un cúmulo de estrellas.

Marengo comenzó a trabajar con el experimento Spitzer antes que fuera lanzado. Cuando formaba parte del personal del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano, en Cambridge, Massachusetts, integró el grupo de instrumental que construyó y calibró el hardware de Spitzer.

“Spitzer es realmente muy sensible”, dijo Marengo. “La primera vez que fue encendido – antes de incluso ser calibrado – una exposición de 10 segundos proveyó la profundidad equivalente a una exposición que solía llevar 10 horas con el telescopio Keck de 10 metros, el más grande en la Tierra”.

Cuando los astrónomos intentan observar estrellas muy frías y débiles, dijo, esto es una gran ventaja. Y por su trabajo, dijo que no hay ningún telescopio en la superficie terrestre que se pueda comparar con la funcionalidad de Spitzer.

Y ahora que el telescopio espacial Spitzer está apuntando más allá de la más conocida región interna de la galaxia, Kerton y Marengo dijeron que ayudará a los astrónomos a entender partes inexploradas de nuestra galaxia hacia el final del relevamiento GLIMPSE360, a principios del año próximo.

“Spitzer está llegando más y más lejos”, dijo Marengo. “Y año a año está revelando más”.

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NASA/ JPL-Caltech

Los sistemas estelares dobles cerrados, podrían no ser los mejores lugares para que surja la vida, de acuerdo con un nuevo estudio usando datos del telescopio espacial Spitzer, de la NASA. El observatorio infrarrojo detectó una sorprendente cantidad de polvo alrededor de tres pares de estrellas maduras con órbitas muy cerradas. ¿De dónde proviene el polvo? Los astrónomos dicen que podría ser consecuencia de tremendas colisiones planetarias.

“Esto es ciencia-ficción en el mundo real”, dice Jeremy Drake del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano (CfA), en Cambridge, Massachussetts. “Nuestros datos nos dicen que los planetas de estos sistemas podrían no ser tan afortunados: las colisiones podrían ser comunes. Teóricamente es posible que haya planetas habitables alrededor de este tipo de estrellas, por lo que si se hubiese desarrollado algún tipo de vida allí, podría estar condenada”.

Drake es el investigador principal de la investigación, publicada en la edición del 19 de agosto de 2010 de Astrophysical Journal Letters.

La clase particular de binarias, o estrellas dobles, del estudio trata sobre aquellas tan próximas cuanto puedan estar. Por ejemplo, las RS Canum Venaticorums o RS CVns, para abreviar, están separadas sólo unos 3,2 millones de kilómetros, o 1/50 de la distancia de la Tierra al Sol. Los pares de estrellas orbitan alrededor de un centro común en pocos días, mirándose entre sí con la misma porción de su superficie, como si giraran perpetuamente anudadas.

Estas estrellas tan unidas son similares al Sol en tamaño y, probablemente, tienen entre 1000 millones y unos pocos miles de millones de años. Pero estas estrellas giran mucho más rápido y, como resultado, tienen poderosos campos magnéticos y gigantescas manchas oscuras. La actividad magnética genera intensos vientos estelares – versiones huracanadas del viento solar – que frenan las estrellas, atrayendo a los dúos de twirling, con el tiempo. Y aquí es donde empezaría el caos planetario.

A medida que la distancia entre las estrellas se va estrechando, su influencia gravitatoria cambia y esto podría provocar perturbaciones en los cuerpos planetarios que orbitan ambas estrellas. Los cometas y planetas que pueden existir en los sistemas, empezarían a empujarse y chocar entre sí, a veces en potentes colisiones. Esto incluye a planetas que podrían estar teóricamente orbitando en la zona habitable de las estrellas dobles, una región donde las temperaturas permitirían que existiera el agua líquida. Aunque no se han descubierto planetas habitables alrededor de ninguna otra estrella que no sea el  Sol, actualmente se sabe que los sistemas estelares dobles cerrados albergan planetas; por ejemplo, un sistema que no estaba en el estudio, conocido como HW Vir, tiene dos planetas gigantes gaseosos.

“Este tipo de sistemas describen las últimas etapas de la vida de los sistemas planetarios”, dice Marc Kuchner, coautor que trabaja en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, en Greenbelt, Maryland. “Y su futuro es complejo y violento”.

Spitzer observó el brillo infrarrojo de discos de polvo caliente, aproximadamente a la temperatura de la lava fundida, alrededor de tres de tales sistemas binarios cerrados. Uno de los sistemas se marcó originalmente como sospechoso de tener exceso de luz infrarroja, en 1983, por el satélite astronómico infrarrojo IRAS. Además, los investigadores que usan Spitzer encontraron recientemente un disco templado de restos alrededor de otra estrella que resultó ser un sistema binario cerrado.

El equipo dice que el polvo normalmente debería haberse disipado y escapado de las estrellas para esta etapa madura de sus vidas. Ellos concluyen que algo – muy probablemente colisiones planetarias – debe por tanto haber arrojado polvo fresco. Además, debido a que los discos de polvo se han encontrado ya alrededor de cuatro sistemas binarios más viejos, los científicos saben que las observaciones no son una casualidad estadística. Es muy probable que esté teniendo lugar algo caótico.

Si existe cualquier forma de vida en estos sistemas estelares, y pueden mirar al cielo, tendrían una sobrecogedora visión. Marco Matranga, primer autor del artículo, del CfA y ahora astrónomo visitante en el Observatorio Astronómico de Palermo en Sicilia, dijo: “Los cielos deben tener dos enormes soles, como los que hay sobre el planeta Tatooine en La Guerra de las Galaxias”.

Otros autores incluyen a V.L. Kashyap del CfA y Massimo Marengo de la Universidad del Estado de Iowa, en Ames.

Las observaciones de Spitzer fueron realizadas antes que perdiera su líquido refrigerante en mayo de 2009, comenzando oficialmente su misión tibia.

Más información en:

http://www.cfa.harvard.edu/

ESO/ S. Kraus

Los 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 la organización Observatorio Europeo Austral, ESO, se presenta en un artículo publicado esta semana en Nature.

“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 del Sol y cinco veces su radio- aún está rodeada por su capullo prenatal.

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, 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.

Los discos circunestelares son un ingrediente esencial en el proceso de formación de estrellas de baja masa tales como el 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.

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 segundo 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 el Sol- el disco pronto comenzará a evaporarse. El disco incandescente alcanza una extensión de unas 130 unidades astronómicas (UA) –o 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.

“Posteriores observaciones con ALMA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, actualmente en construcción en Chile, pueden proporcionar mucha información acerca de estas partes interiores y nos permitirán entender cómo las nuevas estrellas masivas se hacen pesadas”, concluye Kraus.

La investigación fue presentada en un artículo que aparecerá esta semana en Nature, bajo el título “A hot compact dust disk around a massive young stellar object”, por S. Kraus y equipo.

El equipo está compuesto por Stefan Kraus (Universidad de Michigan, Estados Unidos), Karl-Heinz Hofmann, Karl M. Menten, Dieter Schertl, Gerd Weigelt, Friedrich Wyrowski y Anthony Meilland (Instituto Max-Planck para Radioastronomía, Bonn, Alemania), Karine Perraut (Laboratorio de Astrofísica de Grenoble, Francia), Romain Petrov y Sylvie Robbe-Dubois (Universidad de Nice Sophia-Antipolis /CNRS /Observatorio de la Costa Azul, Francia), Peter Schilke (Universität zu Köln, Alemania), y Leonardo Testi (ESO).

Más información en:

http://www.eso.org/

NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC)

Por primera vez, los científicos lograron localizar grandes cantidades de agua en un disco alrededor de una estrella joven.

El agua es considerada como un ingrediente clave para la vida  y existe muchísima agua en el Universo. Ahora los científicos han encontrado el elemento precioso en un disco alrededor de una estrella joven, similar al Sol. Este disco, supuestamente el lugar de nacimiento de futuros planetas, contiene un centenar de veces más agua que todos los océanos de la Tierra. Las observaciones astronómicas obtenidas con el interferómetro IRAM parecen ser muy prometedores en cuanto a resolver el misterio en torno al origen del agua en el Sistema Solar (The Astrophysical Journal, 10 de febrero de 2010).

La mayoría del agua en los océanos de la Tierra probablemente se originó en una nube tenue entre las estrellas, que colapsó para formar el Sistema Solar. Exactamente dónde se produjo el agua y las moléculas se abrieron paso en esta nube gigante hacia un pequeño planeta como la Tierra hace alrededor de 4.500 millones de años, es una de las cuestiones clave en el estudio de nuestros orígenes.

Si bien los astrónomos no pueden dar marcha atrás al reloj para observar al Sistema Solar cuando era joven, pueden estudiar la formación de sistemas planetarios alrededor de otras estrellas jóvenes cercanas. El interferómetro IRAM en el Plateau de Bure, en los Alpes franceses, ha identificado, por primera vez, la ubicación de la mayor parte del vapor de agua caliente del disco en rotación alrededor de una estrella muy joven, análoga al Sol.

Debido a la obstrucción por la gran cantidad de agua en nuestra atmósfera, las observaciones astronómicas de agua normal H2(16)O requiere satélites como el recientemente creado Observatorio Espacial Herschel. Sin embargo, aproximadamente 1 de cada 500 moléculas de agua en el espacio contiene el isótopo más pesado (18)O. Algunas marcas de esta agua pesada H2(18)O son capaces de penetrar la atmósfera de la Tierra y llegar a los telescopios IRAM. Como los telescopios en la Tierra son mucho más grandes y ven con cientos de veces mejor agudeza que cualesquiera de los satélites existentes, permiten a los astrónomos acercar las estrellas en formación y determinar la ubicación del agua.

Los astrónomos Ewine van Dishoeck, del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, en Garching, Alemania, y del Observatorio de Leiden, Holanda; y Jes Jørgensen de la Universidad de Bonn, Alemania, y del Centro de Formación de Estrellas y Planetas, en Copenhague, Dinamarca, utilizaron el interferómetro IRAM, de Plateau de Bure, en busca de agua pesada H2(18)O en torno a una estrella joven, NGC 1333 IRAS4B, que se formó hace sólo entre 10.000 y 50.000 años. Los astrónomos encontraron que la mayor parte del vapor de agua alrededor de la joven estrella se encuentra en el interior de 25 Unidades Astronómicas del disco giratorio. Esta distancia corresponde aproximadamente a la órbita de Neptuno en el Sistema Solar (1 UA es la distancia Tierra-Sol, unos 150 millones de kilómetros).

Observaciones anteriores de esta protoestrella habían sugerido que el vapor de agua cae en fuertes chubascos de la nube y se acumula en el disco. Los datos de IRAM muestran que la cantidad de agua realmente en el disco es cien veces mayor que en cualesquiera de tales chubascos – aproximadamente 100 veces más que el contenido de los océanos de la Tierra.

“El agua parece estar ubicada en una capa caliente justo por encima del plano medio del disco, donde la mayor parte del oxígeno disponible es transformado en agua a través de reacciones químicas”, dice Ewine van Dishoeck. “Ahora sabemos que la mayor parte del agua entra en el disco en forma de hielo rodeando a los granos de polvo de la nube fría colapsada, y que estos “mantos de hielo” se evaporan por las temperaturas más altas cercanas a la estrella joven.

“Estas observaciones de vapor de agua han abierto toda una nueva avenida para el estudio del agua en pequeños sistemas de tipo solar, complementaria de la que es posible con los satélites”, explica Jes Jørgensen, autor principal del artículo. “Sólo el interferómetro IRAM, de Plateau de Bure, es actualmente capaz de capturar y hacer imágenes de estas señales muy débiles del isótopo del agua. Además, las largas longitudes de onda  en las que opera IRAM nos permiten ver mucho más profundo en el disco y, de ese modo, poder estudiar los procesos físicos y químicos que controlan la evolución temprana de estos discos que pueden establecer las etapas de la eventual formación de planetas”.

Durante los próximos tres años, el Observatorio Espacial Herschel hará el relevamiento del agua normal en muchas nubes formadoras de estrellas en nuestra galaxia y en otras. Combinándolas con observaciones terrenas similares, los astrónomos podrán determinar exactamente cuánta agua se encuentra y dónde y en qué etapa de la evolución de una joven estrella. “El acceso  combinado a los poderosos telescopios IRAM y al instrumento PACS de Herschel hace del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, un ambiente único para llevar a cabo tales estudios integrales del agua en sistemas estelares jóvenes”, dice Ewine van Dishoeck.

Más información en:

http://www.mpg.de/

Tobias Maercker

Un equipo de astrónomos, liderado por el Dr. Wouter Vlemmings, de la Universidad de Bonn, Alemania, ha usado la red de radiotelescopios MERLIN, centrada en el Observatorio Jodrell Bank, para mostrar que los campos magnéticos juegan un rol importante durante el nacimiento de estrellas masivas. Se sabe que los campos magnéticos tienen una fuerte influencia sobre la formación de estrellas de menor masa como el Sol. Este nuevo estudio revela que el camino en que las estrellas de gran masa y las de menor masa se forman puede ser más semejante de lo que previamente se sospechaba. Los científicos reportan su trabajo en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Las estrellas masivas, de más de 8 veces la masa solar, son cruciales para la formación de otras estrellas, planetas e incluso la vida. Aunque raras, ellas dominan el contenido y evolución de la materia interestelar en la Galaxia y son responsables de la producción de elementos pesados tales como el hierro. No obstante, la pregunta sobre cómo se formaron las estrellas masivas ha resultado extremadamente difícil de contestar. El rol de los campos magnéticos, en particular, ha sido un tópico de gran debate. La mayoría de los científicos pensaba que la radiación y la turbulencia eran los factores más dominantes y, por ende, su proceso de formación sería significativamente diferente del de las estrellas menos masivas, tales como el Sol.

“Aunque los campos magnéticos han sido observados en nubes de hidrógeno molecular, de las cuales se forman las estrellas, las observaciones cercanas a estrellas masivas han sido pocas” , dice Vlemmings. “Si la formación de estrellas masivas es similar a la de sus contrapartes más livianas, deberíamos ser capaces de detectar los fuertes campos magnéticos necesarios para producir los jets y estabilizar los discos asociados a ellas”.

Por primera vez, Wouter Vlemmings y sus colaboradores se las han arreglado para observar la estructura tridimensional del campo magnético  alrededor del disco de la estrella masiva formada recientemente (o protoestrella) Cepheus A HW2. A una distancia de 2300 años luz del Sol, Cepheus A es una de las regiones más cercanas donde se forman estrellas masivas y observaciones anteriores, de esa región, revelaron la presencia de un disco desde el cual el gas cae hacia HW2. En sus nuevas observaciones, los astrónomos encontraron que el campo magnético es sorprendentemente regular y poderoso, lo que implica que éste controla cómo la materia es transferida a través del disco para alimentar la estrella embrionaria, en crecimiento.

“Nuestra nueva técnica nos permite, por primera vez, medir la estructura en 3D del campo magnético alrededor de una protoestrella masiva. Podemos ver que esta estructura es sorprendentemente similar a cómo nosotros pensamos se vería cuando se forman estrellas más pequeñas”, agrega el coautor Huib Jan van Langevelde, director del Instituto Conjunto para la Interferometría de Línea de Base Muy Larga de Europa (JIVE).

Para determinar la estructura del campo magnético, los investigadores usaron el conjunto de telescopios MERLIN para observar las ondas de radio (con una longitud de onda de aproximadamente 5 cm) que son amplificadas por moléculas de metanol. Estas moléculas de metanol, el compuesto más simple de los alcoholes, se encontraron en regiones circundando al disco masivo alrededor de HW2, el cual se extiende sobre una región 10 veces el tamaño del Sistema Solar. Tales regiones son llamadas masers, porque amplifican la radiación de microondas al igual que un laser amplifica la radiación de luz. Aunque un poderoso campo magnético produce sólo una muy débil huella en la señal de las moléculas de metanol, esta amplificación es lo suficientemente fuerte para hacer posible el nuevo trabajo.

Estas nuevas observaciones serán la piedra basal de uno de los primeros proyectos de mayor legado científico llevado a cabo con la nueva red de radiotelescopios e-MERLIN. e-MERLIN es una importante mejora para la red MERLIN que la hizo 10 veces más sensible. El proyecto legado, del cual el Dr. Vlemmings es uno de los científicos líder, usará la capacidad única de la red de mejora para revelar el campo magnético y los alrededores inmediatos de la mayoría de las protoestrellas masivas de diferentes edades.

Más información en:

http://www.ras.org.uk/

A. Johansen/ Leiden Observatory

Algunas estrellas son monstruos solitarios, sin planetas ni asteroides que las rodeen, mientras que otras parecen ser las grandes anfitrionas de cuerpos planetarios. Una nueva investigación publicada esta semana en The Astrophysical Journal Letters explica por qué la composición de las estrellas a menudo indica si su luz brilla hacia la profundidad del espacio o si en cambio hay una pequeña fracción de su brillo que recae sobre planetas orbitándola. Cuando una estrella se forma, colapsando a partir de una densa nube para formar una bola luminosa, ella y el disco de polvo y gas que la orbita reflejan la composición de esa nube original y de los elementos dentro de ella. Mientras que algunas nubes son pobres en elementos pesados, muchas son muy ricas en esos elementos. Ésas son las estrellas polvorientas buenas para albergar sistemas planetarios.

“Cuando se observan las estrellas, aquéllas con los elementos más pesados tienen más planetas”, dice el coautor Mordecai-Mark Mac Low, Curador de Astrofísica en el Museo Americano de Historia Natural. “En otras palabras, lo que está en el disco refleja lo que está en la estrella. Éste es un resultado de sentido común”. La observación de sistemas planetarios distantes muestra que los exoplanetas o planetas que orbitan otras estrellas, son mucho más abundantes alrededor de las estrellas que tienen mayor abundancia de elementos más pesados que el helio, como el hierro y el oxígeno. Estos elementos son los que pueden convertirse en rocas o hielo.

Las nuevas simulaciones de Mac Low y sus colegas Anders Johansen (Observatorio de Leiden, Holanda) y Andrew Youdin (Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica de la Universidad de Toronto) calcularon cómo los planetas y otros cuerpos se forman a medida que los guijarros se acumulan en mini-planetas, a los que se refiere como planetesimales. Su trabajo actual gira en torna a su investigación previamente publicada, que explicaba que las rocas que orbitan una estrella dentro de un disco de gas que gira más lentamente, no son rápidamente arrastradas hacia la estrella a causa de los vientos en contra que sienten. Al igual que los ciclistas corriendo tras el líder en el Tour de Francia, las rocas se alinean una detrás de la otra, de modo que orbitando con más piedras, sienten menos resistencia y derivan hacia la estrella más lentamente. Las rocas girando en órbitas más lejanas derivan hasta esas órbitas, hasta que hay tantas que la gravedad puede formar con ellas los mini-planetas. Esta concentración de rocas en órbita en un disco de gas se denomina “corriente de inestabilidad” y es el trabajo teórico del coautor Youdin. “Es un proceso de escape. Cuando un pequeño grupo de rocas distorsiona el flujo de gas, muchas otras se apresuran a alinearse como los ciclistas perezosos y la materia se acumula muy rápidamente”, dice.

El equipo fue capaz de construir este mecanismo – arrastre que conduce a agruparse – en una simulación tridimensional de gas y rocas sólidas orbitando a una estrella. Sus resultados muestran que cuando las piedras, hechas de elementos pesados, constituyen menos del uno por ciento de la masa de gas, la aglomeración es débil. Pero si la fracción de guijarros se incrementa ligeramente, la aglutinación aumenta drástica y rápidamente resultando en una acumulación de material suficiente para constituir los planetesimales de mayor escala. Estos mini-planetas trabajan como ladrillos de construcción planetaria. Se fusionan durante millones de años para formar planetas. En resumen, la aglomeración de piedras, cuando la fracción de sólidos en el gas es suficientemente alta, es la receta para la formación de los mini-planetas, un paso intermedio crucial para la formación de los planetas.

“Hay una transición muy abrupta entre no ser capaz de hacer ningún planeta y la facilidad para formarlos, que reside en un pequeño aumento en la abundancia de elementos pesados”, dice Johansen, autor principal del trabajo. “La probabilidad de tener planetas casi estalla”.

Youdin añade que “Hay una ventaja inherente a haber nacido ricos, en términos de roca sólida. Pero los sistemas menos favorecidos, como el propio Sistema Solar, pueden inclusive hacer planetas si trabajan para reunir sus recursos y aferrarse a sus sólidos a medida que el gas se evapora. Así, el Sol es más una estrella de clase media, que rica”. La abundancia de elementos pesados en el Sol sugiere que su disco planetario (el disco del que se formó el Sistema Solar) tenía una relación entre guijarros y gas muy cercana al valor crítico; si la abundancia de elementos pesados hubiese sido ligeramente menor, habría sido muy poco probable que se formasen planetesimales y planetas, y no estaríamos aquí para estudiar este asunto.

Los resultados de este trabajo se presentan el 8 de octubre de 2009 en la Reunión de la División Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Americana, en Puerto Rico.

Más información en:

http://www.amnh.org/

NASA/ GSFC/ M. Kuchner & F. Redd

Enlazando los telescopios gemelos de 10 metros en Hawai, los astrónomos, en el Observatorio W.M.Keck, descubrieron un extendido disco de polvo de doble capa orbitando a 51 Ophiuchi, una estrella que está a 410 años luz de la Tierra. Es la primera vez que el instrumento Anulador del Interferómetro  Keck identifica tal nube compacta alrededor de una estrella tan lejana.

La nueva información sugiere que 51 Ophiuchi es un sistema protoplanetario con una nube de polvo que orbita extremadamente cerca de su estrella central, dijo el astrónomo de la Universidad de Maryland, Christopher Stark, quien lideró el equipo de investigación.

El Observatorio Keck opera uno de los interferómetros ópticos más grandes de los Estados Unidos. El interferómetro provee alta precisión de resolución en las mediciones, igual a un telescopio tan grande como la distancia que separa a los espejos primarios del telescopio – 85 metros en el caso de los gemelos Keck. En abril de 2007, el equipo apuntó simultáneamente ambos telescopios Keck a la estrella 51 Ophiuchi, ó 51 Oph, y usó el Anulador del Interferómetro, una técnica que combina la luz entrante en una forma particular, para bloquear la indeseada luz estelar de 51 Oph y medir señales débiles adyacentes de la nube de polvo que rodea a la estrella.

De acuerdo a las observaciones, material en exceso orbitaban a 51 Oph. Starks y sus colaboradores repitieron las medidas de anulación en diferentes longitudes de onda y combinaron estos datos con datos de otros telescopios para determinar la forma y orientación del material, así como el tamaño de los granos de polvo.

Los datos sugieren que dos discos de escombros orbitan a 51 Oph. El disco interior tiene los granos más grandes, de aproximadamente 10 micrones o más de diámetro, y se extiende hasta a 4 unidades astronómicas (UA) de la estrella. El segundo disco comprende principalmente granos de 0,1 micrómetros extendidos desde aproximadamente 7 UA hasta 1200 UA. Una UA es la distancia entre la Tierra y el Sol. El nuevo resultado aparece en el Astrophysical Journal del 1 de Octubre de 2009.

Si este disco de escombros orbitara al Sol, la nube interior de granos más grandes se extendería, aproximadamente, desde la posición de la órbita de Mercurio hasta pasar justo el borde del cinturón de asteroides.  El disco exterior de granos más pequeños se originaría justo antes de la órbita de Saturno y se extendería hasta una distancia diez veces más lejana que el borde del Cinturón de Kuiper.

El compacto disco de polvo interior de 51 Oph es una de las nubes de polvo más compactas jamás detectadas, y las observaciones del nuevo Anulador del Interferómetro Keck demostraron la habilidad del instrumento para detectar nubes de polvo cientos de veces más pequeñas que las que se pueden observar con los telescopios convencionales, dijo Stark.

El instrumento también fue esencial para resolver el misterio de qué hizo que el disco de polvo de 51 Oph apareciera tan compacto, mientras su espectro sugiriera que el polvo orbitaba a distancias mayores, agregó Marc Kuchner, astrónomo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, en Greenbelt, Maryland, quien fue parte del equipo de investigación. La respuesta fue simplemente que la estrella tenía dos discos de escombros.

Debido al poder del Anulador Keck, Stark y su equipo fueron capaces de resolver discos de polvo interiores y exteriores, los cuales forman juntos la nube exozodiacal de 51 Oph. En sistemas estelares similares, la nube de polvo exterior parece ser un  cinturón exterior diferente, probablemente análogo al cinturón de Kuiper o al segundo sistema de asteroides. Pero 51 Oph parece ser diferente, dijo Kuchner. Las observaciones sugieren que la nube exterior de la estrella está compuesta por granos más pequeños y está conectada a la nube interior, por lo que el sistema tendría sólo un cinturón de asteroides subyacente.

El sistema probablemente representa un raro y cercano ejemplo de un joven sistema protoplanetario, justo entrando en el último estado de formación planetaria. Pueden estar formándose planetas terrestres, aunque no han sido detectados aún en este sistema, dijo Stark.

Los datos del equipo también indican que la nube alrededor de 51 Oph es 100.000 veces más densa que la nube de polvo rodeando al Sistema Solar. En la mayoría de los sistemas formadores de planetas, a medida que las colisiones de cometas y asteroides producen polvo, los granos más grandes giran en espiral hacia la estrella, mientras su presión hacia afuera empuja a las partículas más pequeñas hacia el borde o aún más lejos del sistema. 51 Ophiuchi, una estrella 260 veces más luminosa que el Sol, parece empujar a los granos de polvo más pequeños desde el disco interior hacia el disco exterior, explicó Kuchner.

El Anulador Keck, el cual fue financiado por la NASA y construido por el Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL, en Pasadena, California, será usado para ayudar a los astrónomos a comprender cómo y cuándo se forman estos cinturones de asteroides y cómo el polvo del disco de escombros de la estrella podría interferir con la imagen directa de planetas orbitando a otras estrellas, dijo él.

Más información en:

http://www.keckobservatory.org

NASA/ JPL - Caltech

Astrónomos han sido testigos de un extraño comportamiento alrededor de una estrella joven. Algo, tal vez otra estrella o un planeta, parece estar empujando un aglutinamiento de material formador de planetas. Las observaciones, realizadas por el telescopio espacial Spitzer, de la NASA, ofrecen una rara mirada a las etapas tempranas de la formación planetaria.

Los planetas se forman en discos arremolinados de gas y polvo. Spitzer observó luz infrarroja proveniente de tal disco alrededor de una joven estrella, llamada LRLL 31, por un lapso de cinco meses. Para sorpresa de los astrónomos, la luz variaba en forma inesperada, en tan poco tiempo como una semana. Los planetas tardan millones de años en formarse, por lo que es raro ver algún cambio en las escalas de tiempo que los humanos podemos percibir.

Una posible explicación es que un compañero cercano a la estrella – tanto una estrella como un planeta en formación – podría estar empujando material formador de planetas, causando que su espesor varíe a medida que gira alrededor de la estrella.

“No sabemos si se han formado planetas o se formarán, pero hemos adquirido un mejor entendimiento de las propiedades y dinámicas del polvo fino que podría convertirse en o formar un planeta”, dijo James Muzerolle, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, STScI, en Baltimore, Maryland. Muzerolle es el autor principal de un artículo aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters. “Ésta es una visión única, en tiempo real, dentro del extenso proceso de formación de planetas”.

Una de las teorías de formación planetaria sugiere que los planetas comienzan como granos de polvo arremolinándose alrededor de una estrella en un disco. Ellos, lentamente, aumentan su tamaño, reuniendo más y más masa como una bola de nieve. A medida que los planetas se hacen más y más grandes, cavan huecos en el polvo, hasta que toman forma los llamados discos en transición, con un agujero en forma de rosquilla en su centro. Con el tiempo, este disco desaparece y emerge un nuevo tipo de disco, formado por restos de colisiones entre planetas, asteroides y cometas. Por último, se forma un sistema planetario maduro como el nuestro.

Antes que Spitzer fuera lanzado, en 2003, sólo se conocían algunos discos en transición con huecos o agujeros. Con la visión infrarroja mejorada de Spitzer, ahora se han encontrado docenas. El telescopio espacial detectó el brillo cálido de los discos e, indirectamente, trazó sus estructuras.

Muzerolle y su equipo comenzaron a estudiar una familia de jóvenes estrellas, la mayoría con discos en transición conocidos. Las estrellas tienen de dos a tres millones de años y están a alrededor de 1000 años luz, en la región de formación estelar IC 348, en la constelación de Perseo. Algunas de las estrellas mostraron sorprendentes indicios de variaciones. Los astrónomos investigaron una, LRLL 31, estudiando a la estrella durante cinco meses con los tres instrumentos de Spitzer.

Las observaciones mostraron que la luz de la región interior de los discos estelares cambian en pocas semanas y, en algunos casos, en una semana. “Los discos en transición son bastante raros, por lo que ver uno con este tipo de variabilidad realmente entusiasma”, dijo el coautor Kevin Flaherty, de la Universidad de Arizona, Tucson.

La intensidad y la longitud de onda de la luz infrarroja variaron todo el tiempo. Por ejemplo, cuando la cantidad de luz vista en las  longitudes de onda más cortas aumentó, el brillo en las longitudes de onda más largas disminuyó, y viceversa.

Muzerolle y su equipo dicen que un compañero de la estrella, circulando en un hueco del disco del sistema, podría explicar los datos. “Un compañero en el hueco del disco casi en forma de canto cambiaría periódicamente la altura del borde del disco interior, a medida que gira alrededor de la estrella: un borde más alto emitiría más luz en longitudes de onda más cortas porque es más grande y caliente pero, al mismo tiempo, el alto borde oscurecería el material frío del disco exterior, causando una disminución en la luz de longitud de onda más larga. Un borde bajo haría lo opuesto. Es exactamente lo que observamos en nuestros datos”, dijo Elise Furlan, coautora perteneciente al Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL, de la NASA, en Pasadena, California.

El compañero debería estar cerca, ya que el movimiento del material alrededor es muy rápido, a cerca de un décimo de la distancia entre la Tierra y el Sol.

Los astrónomos planean realizar un seguimiento con telescopios terrestres para ver si un compañero está tironeando a la estrella lo suficiente como para ser percibido. Spitzer, además, observará el sistema otra vez en su misión “tibia” para ver si los cambios son periódicos, como se esperaría de un compañero en órbita. Spitzer agotó su refrigerante en mayo de este año, y está operando a una temperatura más cálida con dos canales infrarrojos aún en funcionamiento.

“Para los astrónomos, observar algo en tiempo real es excitante,” dijo Muzerolle. “Parecemos biólogos observando células en crecimiento en placas de Petri, sólo que nuestro espécimen está a años luz de distancia”.

Más información en:

http://www.jpl.nasa.gov/