Los astrónomos que utilizan la matriz Atacama Large Millimeter / submillimeter Array ALMA encuestó a docenas de estrellas jóvenes, algunas similares al Sol y otras aproximadamente el doble de ese tamaño, y descubrieron que la variedad más grande tiene depósitos sorprendentemente ricos de gas de monóxido de carbono en sus escombrosdiscos. En contraste, las estrellas de menor masa, similares al Sol, tienen discos de escombros que están prácticamente libres de gas.
Este hallazgo va en contra de las expectativas de los astrónomos, que sostienen que la radiación más fuerte de las estrellas más grandes debería eliminar el gas de sus discos de desechos más rápido que la radiación relativamente suave de las estrellas más pequeñas. También puede ofrecer nuevas ideas sobre la línea de tiempo para la formación de planetas gigantesalrededor de estrellas jóvenes.
Los discos de escombros se encuentran alrededor de estrellas que han arrojado sus discos protoplanetarios llenos de gas y polvo y luego han formado planetas, asteroides, cometas y otros planetesimales. Sin embargo, alrededor de estrellas más jóvenes, muchos de estos objetos recién formados aún no se han asentado.en órbitas majestuosas y colisionan rutinariamente, produciendo escombros suficientes para generar un disco de escombros de "segunda generación".
"Mediciones espectroscópicas previas de discos de escombros revelaron que algunos tenían una firma química inesperada que sugería que tenían un exceso de gas de monóxido de carbono", dijo Jesse Lieman-Sifry, autor principal de un artículo publicado en Astrophysical Journal. En el momento delobservaciones, Lieman-Sifry era un estudiante universitario de astronomía en la Universidad Wesleyan en Middletown, Connecticut. "Este descubrimiento fue desconcertante ya que los astrónomos creen que este gas debería haber desaparecido para cuando veamos evidencia de un disco de escombros", dijo.
En busca de pistas sobre por qué ciertas estrellas albergan discos ricos en gas, Lieman-Sifry y su equipo examinaron 24 sistemas estelares en la Asociación Scorpius-Centaurus. Esta aglomeración estelar suelta, que se encuentra a unos cientos de años luz de la Tierra,contiene cientos de estrellas de baja e intermedia masa. Como referencia, los astrónomos consideran que nuestro Sol es una estrella de baja masa.
Los astrónomos redujeron su búsqueda a estrellas de entre cinco y diez millones de años, lo suficientemente mayores como para albergar sistemas planetarios completos y discos de escombros, y utilizaron ALMA para examinar el "brillo" de longitud de onda milimétrica del monóxido de carbono en eldiscos de escombros de estrellas.
El equipo llevó a cabo su encuesta durante un total de seis noches entre diciembre de 2013 y diciembre de 2014, observando durante solo diez minutos cada noche. En el momento en que se realizó, este estudio constituía la encuesta interferométrica estelar de longitud de onda milimétrica más extensadiscos de escombros jamás logrados.
Armados con un conjunto increíblemente rico de observaciones, los astrónomos encontraron los discos más ricos en gas jamás registrados en un solo estudio. Entre su muestra de dos docenas de discos, los investigadores detectaron tres que exhibían una fuerte emisión de monóxido de carbono. Para su sorpresa, los tres discos ricos en gas rodearon estrellas aproximadamente dos veces más grandes que el Sol. Ninguna de las 16 estrellas más pequeñas, similares al Sol en la muestra parecía tener discos con grandes reservas de monóxido de carbono.
Este hallazgo es contradictorio porque las estrellas de mayor masa inundan sus sistemas planetarios con radiación ultravioleta enérgica que debería destruir el gas de monóxido de carbono que permanece en sus discos de desechos. Sin embargo, esta nueva investigación revela que las estrellas más grandes son capaces de preservar oreponer sus reservas de monóxido de carbono.
"No estamos seguros de si estas estrellas están reteniendo depósitos de gas mucho más tiempo de lo esperado, o si hay una especie de 'último suspiro' de gas de segunda generación producido por colisiones de cometas o evaporación de los mantos helados de polvogranos ", dijo Meredith Hughes, astrónoma de la Universidad Wesleyana y coautora del estudio.
La existencia de este gas puede tener implicaciones importantes para la formación de planetas, dice Hughes. El monóxido de carbono es un componente importante de las atmósferas de los planetas gigantes. Su presencia en discos de escombros podría significar que otros gases, incluido el hidrógeno, están presentes, pero tal vezen concentraciones mucho más bajas. Si ciertos discos de escombros pueden retener cantidades apreciables de gas, podría retrasar la fecha límite esperada de los astrónomos para la formación de planetas gigantes alrededor de estrellas jóvenes, especulan los astrónomos.
"Las futuras observaciones de alta resolución de estos sistemas ricos en gas pueden permitir a los astrónomos inferir la ubicación del gas dentro del disco, lo que puede arrojar luz sobre el origen del gas", dice el coautor Antonio Hales, astrónomo deel Observatorio Conjunto ALMA en Santiago, Chile, y el Observatorio Nacional de Radioastronomía en Charlottesville, Virginia. "Por ejemplo, si el gas fue producido por colisiones planetesimales, debería estar más concentrado en las regiones del disco donde ocurrieron esos impactos. ALMAes el único instrumento capaz de hacer este tipo de imágenes de alta resolución "
Según Lieman-Sifry, estos discos polvorientos son tan diversos como los sistemas planetarios que acompañan. El descubrimiento de que los discos de escombros alrededor de algunas estrellas más grandes retienen monóxido de carbono más tiempo que sus contrapartes similares al Sol puede proporcionar información sobre el papel de este gasjuega en el desarrollo de sistemas planetarios.
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.
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Materiales proporcionado por Observatorio Nacional de Radioastronomía . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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