De bolas de nieve a planetas

#1# Resumen (14 de enero de 2007): Una estrella cercana de tan sólo 12 millones de años de edad está rodeada por un disco de polvo semejante al disco del cual se formaron la Tierra y otros planetas hace más de 4 500 millones de años. Observando este disco, los astrónomos han descubierto que el polvo que lo compone tiene una consistencia similar a la de la nieve en polvo. Esto sugiere que los discos planetarios se condensan progresivamente formando granos de polvo, poco densos, de un tamaño de hasta bolas de nieve, antes de aglomerarse para formar asteroides o planetas. #2# Un equipo de astrónomos observando el polvo que rodea una enana roja próxima, han descubierto que los granos de polvo que la componen tienen una consistencia comparable a la de la nieve en polvo, el “no va más” para esquiadores y practicantes del snowboard. #3# Esta es la primera medición definitiva de la porosidad de una nube de polvo fuera de nuestro sistema solar, y es como ver la formación de nuestro sistema planetario, hace 4 000 millones de años, señalan los investigadores de la universidad de Berkeley, California. Esa fue la época posterior a la formación de planetas, pero previa a que los escombros restantes, del tamaño de bolas de nieve o de petanca, fueran desechas por colisiones o escaparan del sistema solar interior. “Creemos que esta porosidad es fundamental, y refleja el proceso de aglomeración mediante el cual las partículas granulares interestelares originales se unieron para formar objetos macroscópicos”, señaló James Graham, profesor de astronomía de la universidad de Berkeley. Los gránulos son probablemente bolas microscópicas de nieve sucia, una mezcla de hielo y roca. “La diferencia entre un copo de nieve y una piedra de granizo - ambas son hielo pero con diferente porosidad - se debe a que se forman de manera muy diferente”, añadió. “El granizo se forma en tormentas eléctricas violentas; los copos de nieve crecen bajo condiciones meteorológicas mucho más tranquilas. De manera similar, llegamos a la conclusión de que los granos de polvo del anillo de escombro en el AU Mic se formaron en un proceso de aglomeración lento”. Graham y Paul Kalas, un profesor adjunto de astronomía de la universidad de Berkeley, presentaron sus hallazgos sobre el sistema AU Microscopii (AU Mic) en la conferencia de prensa del 7 de enero durante la reunión de la Sociedad Americana de Astronomía. Graham, Kalas y la antigua estudiante post-doctoral Brenda C. Matthews, actualmente en el Instituto Herzberg de Astrofísica de Victoria, en la Columbia Británica (Canadá), presentaron también sus descubrimientos durante una exposición en la reunión. El artículo sobre el polvo del disco en el AU Mic fue publicado en el número del 1 de enero de 2007 de The Astrophysical Journal. Los objetos de nuestro sistema solar son también porosos - las partículas de cometa que han perdido su hielo son como nidos de pájaro, mientras que algunos asteroides se ha demostrado que son acumulaciones medio huecas de escombros - pero ninguno está tan lleno de nada como el polvo en el AU Mic, que tiene más de un 90 por cien de vacío. #4# “La mayor parte de lo que vemos ha sido compactado o comprimido de forma que el vacío ha sido expulsado fuera y rellenado. Cuando se llega a objetos macroscópicos, del orden de varios centímetros, los huecos han sido comprimidos y expulsados. Así que valores de huecos por encima del 90 por ciento son muy altos”, señaló Graham. Los astrónomos estaban estudiando la estrella conocida más cercana con disco de polvo y posible sistema planetario, descubiertos alrededor de AU Mic hace tres años. La enanas rojas como AU Mic, con una masa inferior a la mitad de la del sol, son las estrellas más comunes en la Vía Láctea. Y a una distancia de 33 años luz, AU Mic está suficientemente cerca como para que el Telescopio Espacial Hubble capture imágenes con una resolución espacial exquisita. Las observaciones del Hubble han mostrado anteriormente que el sistema AU Mic, de 12 millones de años de antigüedad, mantiene una semejanza notable con nuestro sistema solar, mucho más antiguo, con un disco de polvo a su alrededor análogo a nuestro Cinturón de Kuiper de cometas y objetos del tamaño de Plutón. Este cinturón exterior comienza a unas 40 o 50 unidades astronómicas (UA) de la estrella central, donde una UA tiene 150 millones de kilómetros, la distancia media a la Tierra desde el sol. El interior de esta región parece vacía de polvo, y de ahí la sospecha de que la estrella tiene planetas y otros cuerpos orbitando que han eliminado el polvo. Sin embargo, los investigadores de la universidad de Berkeley estaban interesados en partículas de polvo mucho más pequeñas que rocas y planetas. “La gran pregunta en la formación de planetas es cómo las partículas de polvo crecen desde los tamaños interestelares – del orden de 100 nanómetros - a objetos macroscópicos” sañaló Graham. Una partícula de 100 nanómetros mide un décimo de un micrómetro; mil partículas como esa equivalen al diámetro de un pelo humano. “Sabemos que las partículas interestelares existen; sabemos que los planetas existen, pero lo que no sabemos es cómo se forman”. El 1 de agosto de 2004, el telescopio Hubble colocó lentes Polaroid sobre su Cámara Avanzada para Rastreos, y tomó fotografías del borde próximo del disco de AU Mic a medida que los filtros de polarización giraban, captando diferentes polarizaciones lineales. “Usamos filtros de polarización para medir cómo la luz se refleja y se dispersa en el polvo”, indicó Graham. “El grado de polarización es útil por la misma razón que las gafas de sol polarizadas son útiles para reducir el brillo de la luz solar reflejada en el mar”. Comparando el brillo de la luz dispersada a diferentes polarizaciones, los investigadores pudieron calcular la porosidad del polvo, que resultó ser superior al 90 por ciento, análoga a la nieve en polvo común en Sierra Nevada, California. El polvo más poroso es similar a la nieve en polvo más seca de la Tierra, denominada “polvo de champán”, que contiene un 97% de aire y tan sólo un 3% de hielo. Estas partículas de polvo, que tienen unas dimensiones del orden del micrómetro, comparables con la carbonilla o partículas de humo, son rápidamente expulsadas del disco interior por el viento estelar, lo que significa que el polvo está siendo continuamente renovado por cuerpos en colisión en el sistema interior. #5# “También estos cuerpos en colisión deben ser bastante livianos”, dijo Graham. “Son las bolas de nieve de unos 10 - 20 centímetros, que tienen una estructura bastante poco cohesionada. Cuando dos de ellas sufren un choque de refilón, liberan un poco de hielo, y podemos llegar a apreciarlo en la luz reflejada por la estrella”. La teoría es consistente con una teoría de formación de planetas donde gas y polvo se unen para formar rocas y planetas, durante los primeros 10 millones de años aproximadamente. Mientras los cuerpos del tamaño de planetas continúan incorporando partículas de polvo y escombro, éste sufre choques también, y se generan pequeños granos de polvo suficientemente pequeños como para que el viento estelar lo expulse del sistema interior, dejando un hueco dominado por objetos mayores, como los planetas, planetas enanos y asteroides de nuestro sistema solar. Eugene Chiang, astrónomo teórico de la Universidad de Berkeley, acuñó el término “anillo de generación” para designar el anillo de cuerpos alrededor de una estrella que divide un sistema planetario en una región interior, carente de pequeños granos de polvo, y una región exterior en la que éstos granos han sido expulsados y todavía orbitan la estrella en un cinturón como el de Kuiper. “Esto le proporciona mucha credibilidad a la teoría de Chiang”, señaló Graham. “La idea es que estos discos de escombro están en la fase de limpieza, donde todas la partículas pequeñas están colisionando y siendo reducidas a granos de polvo y expulsadas. Así que lo que queda en unos 100 millones de años son objetos del orden del metro o mayores. Y, por supuesto, los objetos planetarios masivos”.