Investigadores del IFA aportan al conocimiento para comprender procesos de formación planetaria

Gracias a observaciones realizadas con el telescopio VLT, ubicado en las cercanías de Antofagasta, un grupo de investigadores que incluye a los académicos del IFA, Johan Olofsson, Amelia Bayo y Matthias Schreiber, y varios estudiantes, quienes lograron caracterizar la producción de granos de polvo en disco de escombros que rodea la estrella joven HR4796A

La formación de un disco de escombros es la consecuencia natural de los procesos de creación de estrellas y planetas. Cuando se forma una estrella, el gas y los granos de polvo muy pequeños se distribuyen en un disco a su alrededor. Los planetas, como los de nuestro sistema solar, se formarán dentro de este disco rico en gas, el cual se eliminará paulatinamente durante los primeros millones de años después de formación.

Aquellos pequeños granos de polvo de la estrella, pueden convertirse en cuerpos más grandes, del tamaño de Plutón, o incluso más grandes, a los que lo astrónomos llaman “planetesimales”. Después de 10 millones de años, el disco es mucho más débil, pero los planetesimales todavía están allí y chocan entre sí. En esas colisiones, se producen granos de polvo cada vez más pequeños, lo que hace que se los denominen “discos de escombros” en lo que podría considerarse polvo estelar de “segunda generación”.

Si bien se conocen cientos de discos de escombros, este proceso de colisiones de planetesimales y los detalles cruciales del mismo, no se ha estudiado a cabalidad. Motivados por conocer los detalles de este proceso, un grupo internacional de astrónomos, liderado por Johan Olofsson, investigador del Instituto de Física y Astronomía (IFA), asociado del Núcleo Milenio de Formación Planetaria y líder del grupo Tándem Max Planck MPIA-UV, estudió el disco de escombros alrededor de la estrella joven HR4796A, para entender cómo se producen los pequeños granos de polvo en el disco protoplanetario que la rodea.

Dr. Johan Olofsson, investigador principal de la publicación

En la investigación, publicada en la prestigiosa revista Astronomy & Astrophysics , participaron también Amelia Bayo, Directora del NPF y académica del IFA, y los investigadores postdoctorales Juan Carlos Beamín y Matias Montesinos, las estudiantes de postgrado Daniela Iglesias y Catalina Zamora, y el subdirector del NPF y también académico del IFA Matthias Schreiber.

“Se sabe desde hace décadas que el disco alrededor de HR4796A es ligeramente excéntrico -no perfectamente circular-, lo que significa que un lado está más cerca de la estrella que el otro. Descubrimos que  el polvo se produce preferentemente cerca del pericentro (punto de la órbita más cercano a la estrella), mientras que algunas simulaciones muestran que más bien debe ser producido cerca de la apocentro (punto más lejano de la órbita), debido a la diferencia en el tiempo que las partículas pasan en esas dos regiones. En este lado cualquier cuerpo, granos de polvo o planetesimales, orbita a velocidades más pequeñas y, por lo tanto, debería pasar más tiempo allí. La expectativa natural es que los pequeños granos de polvo se produzcan preferentemente en el punto más alejado de la estrella”, comenta Johan Olofsson.

El astrónomo agrega que hay varias posibilidades para explicar los resultados. “La primera es que en el pericentro las velocidades orbitales son más grandes, ya que esta es la región más cercana a la estrella. Por lo tanto, cualquier colisión entre dos planetesimales puede ser más destructiva y, por lo tanto, liberar más granos de polvo. Una explicación alternativa es que haya ocurrido una colisión catastrófica, hace miles de años, entre dos planetesimales masivos. Todos los fragmentos liberados durante esa colisión tendrían que pasar por el mismo punto en cada órbita, y esto aumentaría las probabilidades de tener más colisiones entre esos fragmentos más adelante”, indica.

Para la investigación, se utilizó el instrumento SPHERE/ZIMPOL, instalado en el Very Large Telescope (VLT), en Cerro Paranal, Chile. Las observaciones se realizaron en el óptico, detectando la luz proveniente de la estrella, dispersada por los muy pequeños granos de polvo en el disco. “El tamaño típico de esos granos de polvo es más delgado que un cabello humano, y lo mejor es que son sensibles a la presión de radiación de la estrella. El tamaño de sus órbitas depende de dos cosas: de dónde se producen en el disco y  de su propio tamaño. La órbita de un grano que tiene un tamaño de 1 micron se extenderá más que la órbita de un grano de 5 micrones”, explica Olofsson, quien también es investigador del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Valparaíso.

Por lo tanto, indica el científico, se puede hacer un modelo del disco, teniendo en cuenta todos esos efectos, para tratar de caracterizar cómo se producen los granos de polvo en él. “Presentamos un nuevo modelo para el disco alrededor de HR4796A, utilizando observaciones de última generación. Nuestro modelo puede reproducir de forma coherente las observaciones del instrumento SPHERE, pero también la de la mayoría de las otras observaciones disponibles, como las de ALMA, en longitudes de onda milimétricas”, explica Olofsson.

“Este nuevo modelo y nuestros resultados proporcionan nuevas ideas sobre lo que pudo haber sucedido en este joven análogo del cinturón de Kuiper del sistema solar”, finaliza.

FUENTE : Carol Rojas – NPF