Nota de prensa

Un platillo volante glacial

En un inesperado hallazgo, ALMA encuentra fríos granos de polvo alrededor de discos con planetas en formación

3 de Febrero de 2016

Un equipo de astrónomos ha utilizado los telescopios ALMA e IRAM para realizar la primera medición directa de la temperatura de los grandes granos de polvo que se encuentran en las partes exteriores de un disco de formación de planetas alrededor de una estrella joven. Aplicando una novedosa técnica a las observaciones de un objeto conocido como “Platillo Volante”, se ha descubierto que los granos tienen temperaturas mucho más bajas de lo esperado: -266 grados centígrados. Este sorprendente resultado sugiere que será necesario revisar los modelos de estos discos.

El equipo internacional, liderado por Stéphane Guilloteau,  del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos (Francia), midió la temperatura de los grandes granos de polvo que hay alrededor de la joven estrella 2MASS J16281370-2431391, en la espectacular región de formación estelar de Rho Ophiuchi, que se encuentra a unos 400 años luz de la Tierra.

Esta estrella está rodeada por un disco de gas y polvo. Estos discos se denominan discos protoplanetarios, ya que se trata de las primeras etapas en la creación de sistemas planetarios. Este disco en particular se ve casi de canto, y su aspecto en las imágenes de luz visible ha hecho que sea apodado como el Platillo Volante.

Los astrónomos utilizaron ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar el resplandor proveniente de moléculas de monóxido de carbono en el disco de 2MASS J16281370-2431391. Fueron capaces de crear imágenes muy nítidas y encontraron algo raro: ¡en algunos casos vieron una señal negativa! Normalmente una señal negativa es físicamente imposible, pero en este caso hay una explicación que nos lleva a una conclusión sorprendente.

El autor principal, Stéphane Guilloteau, desvela la historia: "Este disco no se observa contra un cielo negro y vacío. En cambio, vemos su silueta frente al brillo de la nebulosa Rho Ophiuchi. Este resplandor difuso se extiende demasiado como para ser detectado por ALMA, pero el disco la absorbe. La señal negativa resultante significa que partes del disco están más frías que el fondo. ¡La Tierra está casi literalmente a la sombra del Platillo Volante!"

El equipo combinó las mediciones del disco llevadas a cabo por ALMA con las observaciones de la luz de fondo del telescopio de 30 metros IRAM, instalado en España [1]. Derivaron una temperatura para los granos de polvo del disco de sólo -266 grados (sólo 7 grados sobre el cero absoluto o 7 Kelvin) a una distancia de unos 15.000 millones de kilómetros de la estrella central [2]. Se trata de la primera medición directa de la temperatura de granos grandes (con dimensiones de aproximadamente un milímetro) en este tipo de objetos.

Esta temperatura es mucho menor de lo que predicen los últimos modelos, que estiman temperaturas de entre -258 y -253 ºC (entre 15 y 20 Kelvin). Para resolver esta discrepancia, y dado que alcanzan temperaturas tan bajas, las características de estos grandes granos de polvo deben ser diferentes a lo que se creía hasta ahora.

"Para establecer cuál es el impacto de este descubrimiento en la estructura del disco, tenemos que encontrar qué propiedades del polvo pueden resultar plausibles a temperaturas tan bajas. Tenemos algunas ideas: por ejemplo, la temperatura puede depender del tamaño del grano, siendo los granos más grandes más fríos que los más pequeños. Pero es demasiado pronto para estar seguros", agrega el coautor Emmanuel di Folco (Laboratorio de Astrofísica de Burdeos).

Si se determina que estas bajas temperaturas del polvo son una característica normal de los discos protoplanetarios, esto podría tener muchas consecuencias para la comprensión de cómo se forman y evolucionan.

Por ejemplo, las propiedades del polvo determinan qué sucede cuando estas partículas chocan y, por lo tanto, se convierten en posibles semillas para la formación de planetas. Aún no es posible evaluar si estas diferencias en las propiedades del polvo son significativas o no en este sentido.

También se sabe que existen discos de polvo más pequeños, y que las bajas temperaturas del polvo también pueden tener un importante impacto en ellos. Si estos discos se componen principalmente de granos más grandes y fríos de lo que se pensaba hasta ahora, esto implicaría que estos discos compactos pueden ser arbitrariamente masivos, por lo que incluso podrían formar planetas gigantes relativamente cerca de la estrella central.

Será necesario llevar a cabo más observaciones, pero parece que el polvo frío encontrado por ALMA puede tener consecuencias significativas para la comprensión de los discos protoplanetarios.

Notas

[1] Las mediciones de IRAM eran necesarias ya que ALMA no es sensible a la extensa señal de fondo.

[2] Esto corresponde a cien veces la distancia de la Tierra al Sol, la región ahora ocupada por el cinturón de Kuiper, dentro del Sistema Solar.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado: “The shadow of the Flying Saucer: A very low temperature for large dust grains”, por S. Guilloteau et al., publicado en la revista Astronomy & Astrophysics Letters.

El equipo está formado por S. Guilloteau (Universidad de Burdeos/CNRS, Floirac, Francia); V. Piétu (IRAM, Saint Martin d’Hères, Francia); E. Chapillon (Universidad de Burdeos/CNRS; IRAM); E. Di Folco (Universidad de Burdeos/CNRS); A. Dutrey (Universidad de Burdeos/CNRS); T.Henning (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania [MPIA]); D.Semenov (MPIA); T.Birnstiel (MPIA) y N. Grosso (Observatorio Astronómico de Estrasburgo, Estrasburgo, Francia).

El conjunto ALMA, ( Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Consejo Nacional de Ciencias de Taiwán (NSC, National Science Council), y por el NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute).

La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, National Astronomical Observatory of Japan) en Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.

El Instituto de Radio Astronomía Milimétrica (IRAM) está financiado por el INSU/CNRS (Francia), el MPG (Alemania) y el IGN (España).

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El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

• Fotos de ALMA
• Enlace al artículo científico en Astronomy & Astrophysics

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1604.