ALMA observa primera línea nieve-agua en disco protoplanetario
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ALMA observa primera línea nieve-agua en disco protoplanetario
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 Contactos de prensa Lucas Cieza Director Núcleo de Astronomía Universidad Diego Portales Santiago, Chile Tel: +56 2 2676 8154 Cel: +56 95 000 6541 [email protected] Michele Gutiérrez Coordinadora de Comunicaciones Facultad de Ingeniería Universidad Diego Portales Tel: +56 2 2676 2406 Cel: +56 9 9139 6108 [email protected] Natalie Huerta Encargada de Comunicaciones y Difusión Depto. Astronomía Universidad de Chile Tel: +56 2 2977 1093 [email protected] Nicolás Lira Encargado de Prensa Observatorio ALMA Santiago, Chile Tel: +56 2 2467 6519 Cel: +56 9 9445 7726 [email protected]