Un grupo internacional de científicos, empleando las capacidades avanzadas del llamado Telescopio Muy Grande (VLT, por sus siglas en inglés) que opera desde la cordillera de los Andes en Chile, ha conseguido obtener 51 imágenes de discos de escombros rodeando estrellas recién formadas.
Las detecciones han sido posibles gracias a la luz infrarroja que emiten las grandes extensiones de polvo que se crean, en los sistemas estelares jóvenes, como consecuencia de los choques entre cuerpos menores, como asteroides y cometas.
La colección de capturas que se ha conseguido reunir contiene ejemplos de cinturones de polvo con tamaños y formas diferentes, lo cual tiene un alto valor científico. En efecto, este tipo de observaciones, extraordinariamente complejas debido a las distancias implicadas, son cruciales para completar el conocimiento que se tiene acerca de cómo se desarrollan las primeras fases de vida de los sistemas planetarios.
A fuego lento
Los sistemas solares, como el nuestro, aparecen a partir de discos en los que se concentran gases y diminutos fragmentos sólidos. En el interior del disco se forma, en primer lugar, la estrella, y a su alrededor, a través de un proceso lento y gradual, crecen numerosos objetos de todos los tamaños a medida que los materiales se van agregando por gravedad.
Representación artística de la fase en la que se empiezan a formar objetos alrededor de una joven estrella
Sólo unos pocos de los cuerpos que se crearán llegarán a ser planetas, ya que el mismo proceso de concentración de gases y polvo empobrecerá progresivamente el disco de material suficiente como para seguir alimentando el crecimiento. El resultado es la formación de millones de objetos menores de todos los tamaños: asteroides y cometas.
Orden después del caos
Durante estas primeras fases de existencia del nuevo sistema planetario, las interacciones gravitatorias hacen que algunos de los cuerpos recién formados caigan hacia la estrella o hacia los jóvenes planetas. Pero muchos otros chocan entre sí, generando nubes de escombros.
Ilustración de un choque entre asteroides, un acontecimiento que es frecuente en las primeras fases de existencia de un sistema estelar
Paulatinamente, los asteroides y cometas supervivientes, así como el polvo proveniente de los impactos, se van acumulando en determinadas regiones del disco original donde hallan órbitas relativamente estables.
Cinturones lejanos
Los astrónomos han descubierto, hasta el momento, aproximadamente más de 6.000 exoplanetas, es decir, mundos que orbitan estrellas distintas al Sol. Estas detecciones son asombrosamente complejas. Tanto es así que, en la gran mayoría de casos, los planetas no han podido ser observados directamente, y su presencia ha sido deducida a partir del análisis de la luz o de los movimientos de sus astros.
Por ello, hallar cinturones de material alrededor de estrellas parecía estar, hasta ahora, fuera del alcance de nuestra tecnología. En palabras de Julien Milli, astrónomo de la Universidad de Grenoble Alpes y coautor del nuevo estudio, “encontrar pistas directas sobre los cuerpos pequeños en un sistema planetario distante a partir de imágenes parece absolutamente imposible”.
Gracias al polvo
Pero este hito, aparentemente inalcanzable, se ha conseguido empleando las capacidades avanzadas del llamado Telescopio Muy Grande (VLT, por sus siglas en inglés) que opera desde la cordillera de los Andes, en Chile. Los autores del estudio han obtenido, nada más y nada menos, que 51 imágenes de los discos de escombros que se hallan alrededor de sendas estrellas cercanas.
Curiosamente, ha sido el componente más diminuto de estos discos, el polvo proveniente de los choques, el gran aliado de los científicos. La razón es que cuando un asteroide se fragmenta, los pequeños pedazos que se generan se extienden a través de superficies que pueden llegar a ser miles de millones mayores que la que ocupaba el objeto progenitor. De esta forma, los instrumentos de observación más potentes pueden captar, incluso desde años luz de distancia, la luz infrarroja que emiten estas enormes regiones de polvo.
Una muestra de las capacidades del instrumento SPHERE. A la izquierda, el disco de escombros alrededor de la estrella HD 106906, y a la derecha el detectado en el astro HR 4796
Para detectar la presencia de los cinturones de escombros, los astrónomos han empleado el instrumento SPHERE del VLT. Este equipo bloquea la luz que se recibe de la estrella para que no deslumbre el telescopio y, de esta manera, puedan revelarse las estructuras que la envuelven.
No demasiado tarde
El estudio de los aros de polvo puede proporcionar mucha información sobre cómo se desarrollan las primeras etapas en la vida de un joven sistema planetario. Sin embargo, su presencia es temporal: los astrónomos estiman que, tras unos 50 millones de años de existencia, estos discos pueden desaparecer completamente.
El ejemplo lo tenemos en nuestro propio sistema solar, donde actualmente se pueden reconocer las zonas en las que se debió acumular el polvo antiguamente: por un lado, el llamado cinturón de asteroides, situado entre la órbita de Marte y de Júpiter; y por otro, una extensa región exterior, conocida con el nombre de cinturón de Kuiper.
El Cinturón de Kuiper ocupa una gran región del sistema solar, más allá de Neptuno
La muestra más extensa
La publicación de esta numerosa colección compuesta por 51 discos de escombros, detectados después de analizar 161 estrellas cercanas, no tiene precedentes. Tal como destaca la investigadora principal del estudio, Natalia Engler (adscrita a la Escuela Politécnica Federal de Zúrich), las imágenes muestran discos de escombros con diversas propiedades, “algunos más pequeños, otros más grandes, algunos vistos de perfil y otros casi de frente— y una considerable diversidad de estructuras”.
El valor científico de la muestra obtenida radica en la abundancia de diferentes configuraciones detectadas
El análisis de muestras lo más amplias posible permite desvelar tendencias que, de otra forma, pasarían inadvertidas. En este caso, los astrónomos han podido confirmar varias de estas sistemáticas. Por ejemplo, se ha visto que cuando una estrella joven es más masiva, su disco de escombros también tiende a tener mayor masa y, además, se sitúa a mayor distancia del astro.