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Departamento de Difusión Científica
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Boletín de prensa 25/2016
El GTM revela con nitidez el disco de polvo cósmico en una
estrella parecida al Sol muy cercana
Santa María Tonantzintla, Puebla, a 9 de junio de 2016. Un equipo
internacional de astrofísicos obtuvo con el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso
Serrano (GTM) la imagen más profunda y nítida en longitudes de ondas
milimétricas de Épsilon Eridani, la estrella aislada parecida a nuestro Sol más
cercana a nosotros, y del anillo de polvo que la circunda. Estas observaciones
brindan evidencia de que el anillo tiene una estructura uniforme y debaten la
existencia de un presunto planeta gigante orbitando a grandes distancias de la
estrella.
El equipo científico liderado por el Dr. Miguel Chávez Dagostino,
investigador del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y
Director Científico del GTM, está integrado por astrofísicos de México, Australia,
Estados Unidos, Reino Unido, Chile y España.
Épsilon Eridani tiene una masa y una temperatura superficial ligeramente
menores a las del Sol y una sexta parte de su edad, aproximadamente 800
millones de años. Se encuentra en la dirección de la constelación de Eridanus, a
poco más de diez años luz, es decir, la distancia que recorre la luz en diez años a
una velocidad de 300 mil kilómetros por segundo.
Por su cercanía, por su atractivo nombre, porque es muy parecida al Sol y
por la posible presencia de hasta dos planetas orbitándola, Épsilon Eridani no
sólo ha sido objeto de detallados estudios teóricos y observacionales, sino que se
ha incluido en numerosas obras de ciencia ficción como la serie de las
Fundaciones de Isaac Asimov; es también la estrella del planeta Reach en el
videojuego HALO y la posible estrella madre del planeta Vulcano, donde nació el
Dr. Spock de Viaje a las Estrellas. “También la hace atractiva el hecho de que
con ella estaríamos atestiguando procesos físicos que podrían haber tenido lugar
en nuestro Sistema Solar cuando era mucho más joven”, comentó el Dr. Chávez.
“El mapa que se obtuvo de Épsilon Eridani superó nuestras expectativas,
gracias a la sensibilidad de la cámara AzTEC y a la alta precisión de la enorme
superficie del GTM. La claridad de esta imagen única es una demostración de las
capacidades observacionales del GTM”, dijo por su parte el Dr. David H. Hughes,
Director de Proyecto e Investigador Principal del GTM.
El Dr. Miguel Chávez explicó que las observaciones que se hicieron a
finales de los noventa de Épsilon Eridani con el Telescopio James Clerk Maxwell
de Hawai encontraron irregularidades en el anillo de material que la circunda, las
cuales se atribuyeron a la presencia de un planeta de las dimensiones de
Neptuno orbitándola a unas 40 unidades astronómicas, es decir, 40 veces la
distancia Tierra-Sol. Habiendo observaciones posteriores a favor y en contra,
“nos propusimos obtener una imagen más detallada de esta estrella prototipo en
el estudio de los llamados discos de escombros y verificar o refutar la presencia
de regiones de alta densidad en el polvo del disco y en consecuencia la
presencia de un planeta gigante”.
Las observaciones sumaron 18 horas en el GTM en condiciones climáticas
excelentes utilizando AzTEC, la cámara de continuo sensible a 1.1 milímetros,
obteniéndose un mapa muy superior al esperado: “En esta imagen tan nítida,
logramos, por primera vez, detectar el anillo completo que rodea a esta estrella y
confirmamos sus dimensiones: cerca de 65 unidades astronómicas de radio”,
subrayó.
Añadió que desarrollaron un modelo del anillo y de su material, compuesto
de carbono y silicatos, determinando que la temperatura del mismo es de 50
grados Kelvin, es decir, unos 220 grados centígrados bajo cero. También
detectaron radiación extra producida por otro anillo pequeño que no se ha
logrado resolver con el GTM, “es un anillo de polvo tibio muy cercano a la
estrella, a tres unidades astronómicas, y detectamos además la posible emisión
cromosférica de la estrella”.
La conclusión de estas observaciones, las más profundas jamás obtenidas
de Épsilon Eridani con un telescopio de antena simple, es que no se puede
afirmar con certeza que existan irregularidades. “En nuestro resultado no
detectamos las inhomogeneidades debidas a un planeta, lo que motiva a llevar a
cabo observaciones aún más profundas”.
El Dr. Chávez agregó que el estudio de esta estrella puede aportar
información valiosa acerca de la evolución temprana de otros sistemas solares en
nuestra galaxia: “Las estrellas como nuestro Sol nacen con un disco de acreción
en el que posteriormente se forman los planetas (protoplanetario). Estos discos
se disipan rápidamente, en tan sólo unos diez millones de años, por efecto de la
luz proveniente de la estrella madre. Sin embargo, gracias al descubrimiento en
1983 de un inesperado exceso de luz infrarroja en Vega y en otras tres estrellas,
entre ellas Épsilon Eridani, por el Satélite Astronómico Infrarrojo (IRAS, por sus
siglas en inglés) se encontró que estos discos son relativamente comunes, aun
en estrellas de edad avanzada como el Sol. La teoría actualmente aceptada para
explicar la presencia de discos o anillos alrededor de estrellas maduras es que se
trata de análogos al cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar y que los
planetesimales que lo componen –desde partículas de polvo muy pequeñas
hasta objetos de dimensiones de asteroides o inclusive de escalas planetarias-están chocando entre sí y continúan formando polvo, y ese polvo es el que
logramos ver”.
Estos anillos sólo pueden ser detectados en longitudes de onda infrarrojas,
milimétricas y submilimétricas porque son objetos muy fríos y no emiten en el
visible. “El GTM es la herramienta ideal para estudiar este tipo de objetos, ya que
con sus capacidades actuales provee excelentes imágenes, gracias a la
sensibilidad de la cámara y a la capacidad colectora de su superficie”, enfatizó a
su vez Grant Wilson, investigador de la Universidad de Massachusetts y
responsable del instrumento AzTEC
El Dr. Chávez agregó por su parte que al observar el campo de Épsilon
Eridani también se detectaron al menos siete objetos, algunos de los cuales no
habían sido revelados por ningún otro telescopio. “Pensamos que pueden ser
galaxias submilimétricas, prácticamente invisibles en otras longitudes de onda,
galaxias más grandes que la nuestra, la Vía Láctea, que están formando estrellas
de manera prominente y que podrían estar ubicadas a distancias del orden de
once mil millones de años luz, es decir, su luz emitida cuando el Universo tenía
apenas el 15 por ciento de su edad actual”.
Finalmente el Dr. Chávez concluyó que continuarán con el estudio de
estrellas similares porque pueden dar una idea de lo que pasa en estrellas como
el Sol en una gran variedad de edades. “Ésta es una de las motivaciones
globales más importantes: en la actualidad se conocen más de dos mil sistemas
planetarios y se conoce un número similar de sistemas parecidos al de Épsilon
Eridani con discos circunestelares. Siendo planetas y discos eslabones de la
misma cadena evolutiva, el estudio de estos sistemas nos brinda información
valiosa para comprender la evolución de nuestro propio sistema planetario.
El Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano es un proyecto binacional
liderado por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, INAOE, y su
socio en Estados Unidos, la Universidad de Massachusetts. Consiste en una
antena de 50 metros de diámetro que lo ubica como el telescopio más grande del
mundo en su tipo. Posee una batería de instrumentos que han ya permitido
estudiar la formación de estructuras (galaxias, estrellas y planetas) en todas las
escalas del Universo. Recientemente el GTM se ha agregado al conjunto de
telescopios que están analizando la periferia del agujero negro del centro de
nuestra galaxia. El GTM ha sido apoyado financieramente, en la parte mexicana,
por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).
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Los resultados de estas observaciones con el GTM fueron aceptados para su publicación en la Revista Monthly
Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). El artículo se titula Deep LMT/AzTEC millimeter
observations of e Eridani and its surroundings- y sus autores son: M. Chavez-Dagostino, E. Bertone,
F- Cruz-Sáenz de Miera, J. P. Marshall, Grant W. Wilson, David Sánchez-Arguelles, D. H. Hughes, G. Kennedy,
O. Vega, V. De la Luz, W. R. F. Dent, C. Eiroa, Arturo I. Gómez-Ruiz, J. S. Greaves, S. Lizano, R. López-Valdivia,
E. Mamajek, A. Montaña, M. Olmedo, I. Rodríguez-Montoya, F. P. Schloerb, M. S. Yun, J. A Zavala, M. Zeballos.
El artículo aparecerá este 10 de junio en el repositorio electrónico de artículos científicos https://arxiv.org
El Dr. Miguel Chávez Dagostino es Investigador Titular de la Coordinación de Astrofísica del Instituto Nacional
de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Puebla, México. Es egresado de la carrera de Física de la Universidad de
Guadalajara. Realizó sus estudios de maestría y doctorado en Astrofísica por la International School for
Advanced Studies de Trieste, Italia.
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Acerca del INAOE:
El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica es un centro de investigación científica de prestigio
internacional. Está ubicado en Santa María Tonantzintla, Puebla, y pertenece al Sistema de Centros Públicos
de Investigación del CONACYT. Sus objetivos principales son realizar investigación de frontera en Astrofísica,
Óptica, Electrónica y Ciencias Computacionales, formar recursos humanos de primer nivel en las citadas
áreas, e identificar y resolver algunos de los problemas científicos y tecnológicos más importantes en el país y
en el mundo. Para mayor información consultar www.inaoep.mx
Contactos:
Mtra. María Guadalupe Rivera Loy, Jefa del Departamento de Difusión Científica, tel. 01 (222) 266 31 00, ext.
7011, [email protected]
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