Las motas de polvo de Beta Pic

Las motas de polvo de Beta Pic

Por :Fernando Muñoz Sagasta

Una combinación de estrategia de observación y tecnología avanzada ha producido la fotografía más detallada hasta ahora de un disco de polvo que rodea a una cercana estrella.

Observaciones del disco que rodea a la estrella Beta Pictoris realizadas por un equipo de investigadores del Observatorio Astronómico Nacional del Japón, Universidad de Nagoya y Universidad de Hokkaido sugieren que el asteroide y cometoides están colisionando dando lugar a esponjosas bolitas de polvo helado del tamaño de una bacteria.





Una combinación de estrategia de observación y tecnología avanzada ha producido la fotografía más detallada hasta ahora de un disco de polvo que rodea a una cercana estrella. Observaciones del disco que rodea a la estrella Beta Pictoris realizadas por un equipo de investigadores del Observatorio Astronómico Nacional del Japón, Universidad de Nagoya y Universidad de Hokkaido sugieren que el asteroide y cometoides están colisionando dando lugar a esponjosas bolitas de polvo helado del tamaño de una bacteria.


1. Beta Pictoris como laboratorio de formación planetaria

Los planetas se forman en discos de gas y polvo que rodean estrellas recién nacidas. Estos discos se conocen con el nombre de discos protoplanetarios. El polvo de estos discos da lugar a planetas rocosos como la Tierra y a núcleos interiores de gigantes planetas gaseosos como Saturno. El polvo también es un depósito de elementos que forman la base de la vida.

Los discos protoplanetarios desaparecen cuando la estrella madura, pero muchas estrellas tienen lo que se llama discos de desechos. Los astrónomos conjeturan que alguna vez objetos como asteroides y cometas nacieron de un disco protoplanetario, pudiendo producir las colisiones entre ellos un secundario disco de polvo.

El ejemplo mejor conocido de estos discos es el que rodea a la segunda estrella más brillante de la constelación Pictor, que significa “caballete de pintor”. Esta estrella, conocida como Beta Pictoris o Beta Pic, es un vecino muy cercano del Sol, del que dista solamente sesenta años luz, por lo cual se puede estudiar fácilmente con gran detalle.



Beta Pic es dos veces más brillante que el Sol, pero la luz del disco es mucho más débil. Los astrónomos Smith y Terrile fueron los primeros en detectar esta tenue luz en 1984, bloqueando la luz de la propia estrella usando una técnica llamada coronografía. Desde entonces, muchos astrónomos han observado el disco de Beta Pick utilizando mejores instrumentos y telescopios ubicados en la tierra y en el espacio para conocer con detalla el lugar de nacimiento de los planetas y, por lo tanto, la vida.

2. Una combinación de tecnologías

Un equipo de astrónomos del Observatorio Astronómico Nacional del Japón, la Universidad de Nagoya y la Universidad de Hoikkaido combinaron varias tecnologías por primera vez para obtener una imagen de polarización infrarroja del disco de Beta Pic a mejor resolución y contraste más elevado que nunca antes: un telescopio de gran abertura (el telescopio Subaru, con su espejo primario de 8,2 metros de tamaño), tecnología óptica adaptativa y un visor coronográfico capaz de tomar imágenes de luz con diferentes polarizaciones (Visor Coronográfico de Subaro con Óptica Adaptativa, CIAO).

Un telescopio de gran abertura, especialmente de la gran calidad de imagen del Subaru, permite ver la luz débil a alta resolución. La tecnología de óptica adaptativa reduce los efectos de distorsión de la atmósfera de la Tierra sobre la luz, permitiendo observaciones de mayor resolución.

La coronografía es una técnica de bloqueo de la luz de un objeto brillante como una estrella para ver objetos más tenues cercanos a ella, tales como planetas y estrellas rodeadas de polvo. Observando la luz polarizada, se puede distinguir la luz reflejada de la luz que llega directamente de su fuente original. La polarización también contiene información sobre el tamaño, la forma y la alineación de la luz reflejada del polvo.

Con esta combinación de tecnologías, el equipo ha tenido éxito en la observación de Beta Pic en luz infrarroja en longitud de onda de dos micrómetros a una resolución de un quinto de arcosegundo. Esta resolución permitiría ver un grano de arroz desde una milla de distancia o uno de mostaza desde un kilómetro. El alcance de esta resolución representa una enorme mejora sobre comparables observaciones polarimétricas anteriores de los años noventa que solamente tenían resoluciones de un arcosegundo y medio.

3. Colisiones de planetesimales y motas de polvo del tamaño de una bacteria

Los nuevos resultados sugieren con fuerza que el disco de Beta Pic contiene planetesimales, asteroides o cometoides que colisionan para dar origen a polvo que refleja la luz estelar.



La polarización de la luz reflejada de un disco puede revelar propiedades físicas del disco, tales como composición, tamaño y distribución. Una imagen de la luz de longitud de ondas de dos micrómetros muestra la muy delgada estructura del disco visto casi de canto. (Figura 1) La polarización de la luz muestra que el diez por ciento de la luz de dos micrómetros está polarizada. El patrón de polarización indica que la luz es un reflejo de luz cuyo origen es la estrella central. (Figura 2)

Un análisis de cuánto cambia el brillo del disco con la distancia desde el centro muestra una disminución gradual del brillo con una pequeña oscilación. (Figura 3) La débil oscilación del brillo guarda relación con variaciones en la densidad del disco. La explicación más probable es que las regiones más densas son zonas en donde los planetesimales están colisionando. Se han visto estructuras similares más cercanas a la estrella en observaciones anteriores a longitudes de ondas mayores usando el Espectrógrafo y Cámara Semi-Infrarroja COoled de Subaru, COMICS) y otros instrumentos.

Un análisis similar de cuánto cambia la cantidad de polarización en relación a la distancia de la estrella muestra una disminución en la polarización a una distancia de un centenar de unidades astronómicas (una unidad astronómica es la distancia entre la Tierra y el Sol). (Figura 4) Ésta corresponde a un sitio en donde el brillo también disminuye, sugiriendo que a esta distancia de la estrella hay menos planetesimales.

Cuando el equipo investigó modelos del disco de Beta Pic que pueden explicar tanto las nuevas como las viejas observaciones, encontraron que el polvo en el disco de Beta Pic es más de diez veces más grande que los típicos granos de polvo interestelar. El disco de polvo de Beta Pics probablemente está integrado por grupos de polvo suelto y hielo como minúsculas motas de polvo del tamaño de una bacteria.



Sin embargo, estos resultados proporcionan una intensa evidencia de que el disco que rodea al Beta Pic se generó por la formación y colisión de planetesimales. El nivel de detalle de esta nueva información afianza nuestro conocimiento del entorno en el cual se forman y desarrollan los planetas.

Motohide Tamura que dirige al equipo dice “poca gente han sido capaz de estudiar la cuna de los planetas mediante la observación de luz polarizada con un gran telescopio. Nuestros resultados muestran que esto es una aproximación muy útil. Pretendemos extender nuestras observaciones a otros discos, para obtener una imagen comprehensiva de cómo el polvo se transforma en planetas”.

Estos resultados se publicaron en la edición del 20 de abril de 2006 en Astrophysical Journal.