Download ALMA observa primera línea nieve-agua en disco

Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza.
ALMA observa primera línea nieve-agua en disco
protoplanetario gracias a erupción estelar
Nuevas observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/
submillimeter Array (ALMA) permitieron generar la primera
imagen de una línea de nieve compuesta de agua dentro de un
disco protoplanetario. Se trata de la línea donde la temperatura
del disco que rodea una joven estrella cae lo suficientemente como
para que el agua allí presente se congele. En este caso, un aumento
drástico en la luminosidad de la joven estrella V883 Orionis produjo
un recalentamiento de la zona interna del disco y, de esa forma,
alejó la línea de nieve a una distancia mucho mayor de lo normal
para una protoestrella, permitiendo observarla por primera vez. Los
resultados de este estudio se publicarán en la revista Nature el 14 de
julio de 2016.
Las estrellas jóvenes suelen estar rodeadas de densos discos
giratorios de polvo y gas conocidos como discos protoplanetarios,
donde se forman planetas. Las líneas de nieve son zonas donde la
temperatura de estos discos alcanzan el punto de sublimación para
la mayoría de las moléculas volátiles. En las zonas internas de los
discos, dentro de los límites de las líneas nieve-agua, el agua se
evapora, mientras que fuera de esta zona el agua se congela y forma
nieve. La importancia de estas líneas radica en que determinan la
arquitectura básica de los sistemas planetarios como el nuestro1 y,
en los sistemas de tipo solar, suelen encontrarse a unas 3 ua de la
estrella central2.
Sin embargo, las recientes observaciones realizadas con ALMA
muestran que la línea de nieve de V883 Orionis se encuentra a más
de 40 ua de la estrella central (distancia equivalente a la órbita de
Neptuno en nuestro sistema), lo cual facilita mucho su observación3.
Esta estrella es apenas un 30 % más masiva que el Sol, pero tiene
un brillo 400 veces más intenso y experimenta actualmente lo
que se conoce como erupción FU Ori, un incremento repentino de
la temperatura y de la luminosidad debido al traspaso de grandes
cantidades de material desde el disco a la estrella4. Este fenómeno
explica el desplazamiento de la línea nieve-agua, luego de que la luz
de la erupción estelar calentara el disco.
Lucas Cieza, director del Núcleo de Astronomía de la Universidad
Diego Portales y autor principal del artículo, explica: “Las
observaciones de ALMA fueron una sorpresa para nosotros. El objetivo
de nuestras observaciones era buscar fenómenos de fragmentación de
discos que condujeron a la formación de planetas. Pero no hubo nada
de eso. En cambio, vimos algo que parecía un anillo a una distancia de
40 ua. Esto ilustra a la perfección la capacidad revolucionaria de ALMA,
que proporciona resultados extraordinarios aun cuando no son los que
se esperan”.
El hecho de que estas erupciones puedan ampliar las líneas de nieve
a unas 10 veces su radio normal es muy importante para el desarrollo
de buenos modelos de formación planetaria. Si se considera que
estas erupciones parecen ser una etapa de la evolución de la mayoría
de los sistemas planetarios, ésta puede ser la primera vez que se
observa un fenómeno muy común, en cuyo caso las observaciones
de ALMA habrán contribuido considerablemente para comprender
mejor cómo se forman y evolucionan los planetas en todo el Universo.
1 En la nebulosa solar que dio nacimiento a nuestro Sistema Solar, esta línea se
encontraba entre las órbitas de Marte y Júpiter durante el proceso de formación del
sistema, de ahí que dentro del límite de la línea se formaran los planetas rocosos
Mercurio, Venus, Tierra y Marte, y fuera de ella nacieran los planetas gaseosos
Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
3 La resolución es la capacidad de discernir objetos aislados. Para el ojo humano,
a cierta distancia un conjunto de antorchas puede parecer un solo punto brillante, y
solo al acercarse puede el observador distinguir cada antorcha. El mismo principio
rige para los telescopios, y estas nuevas observaciones han aprovechado la
extraordinaria capacidad de resolución de ALMA en sus configuraciones de línea
de base larga. La resolución lograda por ALMA a la distancia de V883 Orionis es de
aproximadamente 12 ua, suficiente para lograr una resolución de la línea de nieve
a 40 ua en este sistema en erupción, pero no en el caso de estrellas más jóvenes.
2 1 ua, o unidad astronómica, equivale a la distancia promedio entre la Tierra y el
Sol: cerca de 149,6 millones de kilómetros. Esta unidad suele usarse para expresar
distancias del Sistema Solar y de sistemas planetarios alrededor de otras estrellas.
4 Se cree que las estrellas adquieren la mayor parte de su masa durante estos
cortos pero intensos períodos de acreción.
Representación artística de la línea de nieve alrededor de la joven estrella V883 Orionis según las observaciones de ALMA. Créditos: A. Angelich (NRAO/UAI/NSF)/ALMA (ESO/
NAOJ/NRAO).
Imagen del disco protoplanetario alrededor de la joven estrella V883 Orionis obtenida
Este gráfico muestra la ubicación de la joven estrella V883 Orionis en la famosa
por ALMA con una configuración de línea de base larga. Esta estrella se encuentra en
constelación de Orión. Está representada la mayoría de las estrellas visibles para el
proceso de erupción, lo cual ha alejado la línea de nieve de la estrella y ha permitido
ojo humano en una noche despejada y oscura. El lugar donde se encuentra V833
su detección por primera vez. El oscuro anillo presente en medio del disco es la línea
Orionis está marcado por un círculo rojo. Esta estrella es muy tenue y se requiere un
de nieve, la zona a partir de la cual la temperatura y la presión caen lo suficientemente
gran telescopio aficionado para poder verla. Está muy cerca de la brillante y enorme
como para que se forme hielo. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza.
nebulosa de Orión, hacia el noroeste, con la cual está físicamente relacionada.
Créditos: ESO/UAI y Sky & Telescope.
Esta ilustración muestra cómo la erupción de la joven estrella V883 Orionis ha alejado la línea de nieve de la estrella y, de esa forma, permitido que sea detectable por ALMA.
Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza.
Esta imagen del disco protoplanetario alrededor de la joven estrella V883 Orionis fue obtenida con ALMA en una configuración de línea de base larga. Esta estrella se encuentra
en proceso de erupción, fenómeno que alejó la línea de nieve de la estrella y permitió detectarla por primera vez. El oscuro anillo en medio del disco es la línea de nieve, la zona
donde la temperatura y la presión caen lo suficientemente como para permitir la formación de hielo. Las líneas representan respectivamente las distancias referenciales entre
el Sol y Neptuno y el planeta enano Plutón. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza.
Información adicional
Los resultados de esta observación se consignaron en un artículo titulado “Imaging the water snow-line during a protostellar outburst”
(‘Imágenes de la línea de nieve durante una erupción protoestelar’), que se publicará en la revista Nature el 14 de julio de 2016.
El equipo de investigación está integrado por Lucas A. Cieza [1,2], Simón Casassus [2,3], John Tobin [4], Steven Bos [4], Jonathan P. Williams [5],
Sebastián Pérez [2,3], Zhaohuan Zhu [6], Claudio Cáceres [2,7], Héctor Cánovas [2,7], Michael M. Dunham [8], Antonio Hales [9], José L. Prieto [1],
David A. Príncipe [1,2], Matthias R. Schreiber [2,7], Dary Ruiz-Rodríguez [10] y Alice Zurlo [1, 2, 3].
[1] Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile.
[2] Núcleo Milenio “Discos Protoplanetarios en ALMA Early Science”, Santiago, Chile.
[3] Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile.
[4] Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos.
[5] Instituto de Astronomía, Universidad de Hawái en Manoa, Honolulu, EE. UU.
[6] Departamento de Ciencias Astrofísicas, Universidad de Princeton, Princeton, EE. UU.
[7] Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile.
[8] Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, EE. UU.
[9] Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile.
[10] Universidad Nacional de Australia, Observatorio de Mount Stromlo, Canberra, Australia.
Material audiovisual
Descargar de: http:///www. almaobservatory.org/images/newsreleases/cieza.zip
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Lucas Cieza
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