Una erupción estelar permite ver la línea de nieve en un disco protoplanetario

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Línea de nieve de V883 Orionis

Ilustración artística de la línea de nieve alrededor de la estrella V883 Orionis. Crédito: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

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.

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 alcanza 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 nuestro; en la nebulosa que dio nacimiento al 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 y fuera de ella nacieran los planetas gaseosos.

Disco protoplanetario estrella V883 Orionis

Imagen del disco protoplanetario alrededor de la estrella V883 Orionis obtenida por ALMA. El oscuro anillo presente en medio del disco es la línea de nieve. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza.

En los sistemas de tipo solar, estas líneas suelen encontrarse a unas 3 UA (unidad astronómica, equivalente a la distancia promedio entre la Tierra y el Sol, unos 150 millones de km) de la estrella central. 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 observación. 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 estrella. Este fenómeno explica el desplazamiento de la línea nieve-agua, luego de que la luz de la erupción estelar calentara el disco.

Lucas Cieza, autor principal del artículo y astrónomo del Núcleo Milenio de Discos Protoplanetarios (MAD) y de la Universidad Diego Portales (Santiago, Chile), 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.

https://player.vimeo.com/video/174511455?title=0&byline=0

El artículo “Imaging the water snow-line during a protostellar outburst” fue publicado en la edición del 14 de julio de 2016 de la revista Nature.

Fuente: ALMA

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