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Erupción estelar permite capturar la primera imagen de una línea de nieve - Scientific American - Español
7/14/16, 16:22
Erupción estelar permite capturar la primera imagen de una línea
de nieve
Buscaban observar la fragmentación y el colapso de los discos de polvo y gas que
provocan la formación de planetas, pero lo que encontraron fue una línea de nieve.
Usando el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) a su máxima resolución, científicos
en Chile lograron generar por primera vez una imagen de una línea de nieve
compuesta por agua dentro de un disco protoplanetario. La líneas de nieve son áreas
difíciles de detectar, en que las temperaturas disminuyen lo suficiente para congelar
este líquido y—según explican los astrónomos—son relevantes para entender la
arquitectura de sistemas planetarios como el nuestro.
Los científicos realizaron el hallazgo en una zona del disco que rodea a la estrella V883
Orionis, en la constelación de Orión. Se trata de una estrella joven que—como otras—
está rodeada por un disco compuesto por polvo y gas, conocido como disco
protoplanetario. Sin embargo, esta estrella goza de una particularidad: a pesar de que
su masa es solo un 30 por ciento mayor a la del Sol, su luminosidad es 400 veces más
intensa.
Los científicos explican que la estrella experimenta un proceso conocido como
erupción FU Ori. Esto implica un aumento repentino en su temperatura y brillo debido a
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grandes cantidades de material presentes en el disco que la rodea. Este material cae
abruptamente a su superficie y provoca una erupción estelar. “Podemos pensar en
esta estrella como en un niño que en lugar de crecer todos los días poco a poco, crece
a estirones una vez por mes”, explica Lucas Cieza, astrónomo que lideró la
investigación y director del Núcleo de Astronomía de la Universidad Diego Portales en
Chile.
La erupción estelar experimentada por V883 Orionis causa que las temperaturas de su
disco protoplanetario aumenten y se vaporice el hielo. Con ello la zona en que el agua
se congela se desplaza y se aleja de la estrella. “Es bastante intuitivo, si uno lo piensa”,
dice Antonio Hales, astrónomo de operaciones del observatorio ALMA. “La fuente de
calor, que es la estrella, aumenta su capacidad para emitir luz. Por ende, calienta mas
allá de lo que calentaba antes y entonces la línea donde se evaporaba el agua se
corre”, añade el científico.
Este fenómeno da lugar al segundo aspecto novedoso que reveló la investigación
publicada en Nature. Los astrónomos observaron que la zona de nieve de agua está
ubicada a una mayor distancia de la estrella de lo que usualmente se encuentran en los
sistemas de tipo solar. Mientras que lo habitual es que la línea de nieve se ubique a
unas tres unidades astronómicas (ua)—unidad que equivale a la distancia promedio
entre la Tierra y el Sol– en este caso, se ubica a 40 ua de su estrella V883 Orionis (a
unos 6.000 millones de kilómetros de ella).
“Los modelos de formación planetaria necesitarán incluir este fenómeno, es decir, la
naturaleza dinámica de la línea de hielo porque no es estática”, afirma Cieza. “El hielo
no está siempre en un mismo lugar, sino que se mueve constantemente y esto va a
afectar la capacidad de los discos protoplanetarios para formar planetas de distinto
tipo”, agrega el astrónomo.
HIELO, EL PEGAMENTO DE PLANETAS
La existencia y la ubicación del hielo en los discos es relevante para entender la
formación planetaria, insisten los científicos. “La nieve es una especie de pegamento
que agiliza el crecimiento de los planetas”, afirma Cieza. Las teorías al respecto
sugieren que estos cuerpos resultan de partículas más pequeñas que el diámetro de
un cabello humano, lo que motiva a los investigadores a tratar de entender cómo
crecen y adquieren tamaños enormes. Ahí es donde el hielo cumpliría un rol clave.
“Los modelos tanto teóricos como de laboratorio indican que si usted tiene granos de
polvo y están recubiertos con hielo, esos granos se van a pegar mejor y van a coagular
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mejor con hielo para formar planetas”, agrega Hales.
Siguiendo esa línea, los investigadores proponen que los planetas pequeños y rocosos
—como Mercurio, Venus o la Tierra—se forman al interior de la línea de nieve,
mientras que planetas gigantes—como Júpiter—se originan fuera de esa línea.
“Adentro de la línea de nieve los granos no pueden crecer porque son rocas duras y
más afuera de la línea los granos están cubiertos de nieve y son fáciles de pegar los
unos a otros”, dice Simon Casassus, astrónomo de la Universidad de Chile y director
del Núcleo Milenio “Discos Protoplanetarios en ALMA Early Science”, que también
participó en la investigación.
Esto ayudaría a explicar la diferencia en el tamaño de los planetas de nuestro sistema.
“Se cree que cuando se formó nuestro sistema solar la línea de nieve estaba entre
Marte y Júpiter”, detalla Cieza. “Entonces la presencia de hielo habría permitido a
Júpiter crecer considerablemente”, agrega.
La ubicación de la línea de nieve además plantea desafíos al momento de entender
cómo el agua llegó a planetas—como la Tierra—que surgieron en un ambiente en que
el líquido vital se encontraba en forma de vapor y, por lo tanto, no podía incorporarse
en sus estructuras. “El agua pudo venir de la región del disco protoplanetario que
estaba fuera de la línea de hielo en nuestro sistema solar, más allá de Júpiter”, explica
Cieza y agrega: “Ahí habían muchos cometas y asteroides que sí tenían agua y al
chocar con la Tierra depositaron el agua en la superficie terrestre”.
Los investigadores advierten que aún quedan pendientes preguntas como cuál es la
relación entre la posición de la línea de nieve y la evolución de la estrella central y si el
Sol pasó efectivamente por un proceso de erupción FU Ori, similar al de V883 Orionis.
Aunque se cree que la mayoría de las estrellas atraviesan por esta etapa, ese es un
aspecto que queda por aclarar. Lo científicos aseguran que los resultados de esta
investigación sugieren que el dinamismo de las líneas de nieve debe ser considerado
en los modelos de formación de planetas.
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