Dos nuevos Cinturones de Kuiper en estrellas cercanas

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Dos nuevos Cinturones de Kuiper en estrellas cercanas

Por : 20-01-2006

Los investigadores piensan que los discos de escombros que rodean a algunas estrellas pertenecen a dos categorías: anchos y angostos. Y si el de nuestro sistema solar es del segundo tipo, podría ser un indicio de algo muy interesante…

Paul Kalas y sus colaboradores especulan que acontecimientos tempranos en la vida de una estrella ponen en movimiento un camino evolutivo que lleva a un disco ancho o a uno angosto. Típicamente, las estrellas nacen con discos circum-estelares, y a menudo surgen dentro de un cúmulo que contiene otras muchas estrellas recién nacidas. En algunos casos, las estrellas pasan tan cerca unas de otras que canibalizan mutuamente sus discos de polvo, afeitando sus bordes externos. Las simulaciones teóricas muestran que si una estrella tiene un sistema planetario, entonces la pérdida de masa del disco puede llevar a órbitas planetarias inestables. Los planetas pueden terminar emigrando a grandes distancias de la estrella, recortando el borde interior del disco. Con el borde exterior recortado por otra estrella, y el interior recortado por un planeta voluntarioso, el disco original de escombros queda reducido a un anillo.Crédito: Paul Kalas / UC Berkeley

Un estudio sobre 22 estrellas cercanas realizado por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha revelado dos brillantes discos de escombros que parecen ser el equivalente del Cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar, un anillo de rocas heladas que se encuentra más allá de la órbita de Neptuno y que es la fuente de cometas de período corto.

Los discos de escombros que rodean a estas estrellas caen dentro de dos categorías (anchos y angostos), que parecen describir a todas las nueve estrellas, incluida nuestro Sol, que se sabe poseen estos discos relacionados con la formación planetaria. De hecho, los bien definidos bordes exteriores de los cinturones angostos, tales como nuestro Cinturón de Kuiper, pueden ser un indicio de la existencia de una compañera estelar que acicala continuamente el borde, de la misma forma en que las lunas pastoras recortan los bordes de los anillos que rodean a Saturno y a Urano.

El astrónomo investigador Paul Kalas, el profesor de astronomía James Graham y el estudiante graduado Michael Fitzgerald de la Universidad de California, Berkeley, junto a Mark C. Clampin del Centro Goddard de Vuelo Espacial en Greenbelt, Maryland, informaron acerca de su descubrimiento y conclusiones en el número del 20 de enero de 2006 de la revista Astrophysical Jounal Letters.

Los recientemente descubiertos discos estelares, cada uno de ellos a unos 60 años luz de la Tierra, hacen llegar a 9 el número de estrellas con discos polvorientos de escombros observables en las longitudes de onda visibles. Estos nuevos son, sin embargo, diferentes en el sentido de que son lo suficientemente antiguos (más de 300 millones de años) como para haber establecido. Los otros 7, con la excepción del Sol (que tiene 4 600 millones de años), son jóvenes según los estándares cósmicos.

Además, las masas de estas estrellas son más cercanas a la de nuestro Sol.

“Estos son los discos de escombros más antiguos que se pueden ver con luz reflejada, y son importantes porque muestran como puede lucir el Cinturón de Kuiper visto desde fuera”, dijo Kalas, el investigador principal. “Estos son tipos de estrellas alrededor de las cuales se podría esperar encontrar zonas habitables y planetas que pudieran desarrollar vida”.

Estos dos brillantes discos de hielo y polvo parecen ser el equivalente de nuestro Cinturón de Kuiper. El ancho disco de la izquierda, oblicuo a nuestra línea de visión, rodea a HD 53143, una estrella tipo K ligeramente más pequeña que nuestro Sol y de aproximadamente mil millones de años de edad. El disco angosto de la derecha, que se encuentra inclinado mostrándose casi de borde, rodea a la estrella HD 139664, una tipo F ligeramente más grande que el Sol pero de apenas 300 millones de años de edad. Los bien definidos bordes exteriores del cinturón angosto puede ser una evidencia indicadora de la existencia de un compañero invisible que mantiene “acorralados” a los escombros, en forma similar a las lunas pastoras que recortan los bordes de los anillos alrededor de Saturno y Urano. Las imágenes en falso color fueron tomadas por la Cámara Avanzada para Inspecciones del Hubble en septiembre de 2004.Crédito: NASA, ESA, P. Kalas / UC Berkeley

La mayoría de los discos de escombros se pierde en el resplandor de la estrella central, pero la alta resolución y sensibilidad de la Cámara Avanzada para Inspecciones del Telescopio Espacial Hubble han hecho posible encontrar estos discos luego de bloquear la luz de la estrella. Durante los dos últimos años, Kalas ha descubierto discos de escombros alrededor de otras dos estrellas (Au Microscopii y Fomalhaut), uno de ellos con el telescopio Hubble, y ha estudiado detalles de la mayoría de las otras estrellas con discos conocidos.

“Conocemos más de 100 estrellas que presentan emisión infrarroja en exceso con respecto a la emitida por la mismas estrella, y ese exceso de emisión termal proviene del polvo circum-estelar”, dijo Kalas. “La parte difícil es obtener imágenes con resolución que brinde información espacial. Ahora, dos décadas después de que fueran descubiertos, finalmente comenzamos a ver los discos de polvo. Estas detecciones recientes son realmente un tributo a todo el duro trabajo que significó la mejora de los instrumentos del Hubble durante la última misión de servicio”.

“Si eso fuera correcto, significaría que el Sol también tiene una compañera que mantiene al Cinturón de Kuiper confinado dentro de una frontera bien delimitada.”

La pequeña muestra ya confirma que esos discos caen dentro de dos categorías: aquellos con un cinturón ancho, de más de 50 unidades astronómicas, y los delgados, con una ancho de entre 20 a 30 UA y con un límite exterior bien definido, probablemente como nuestro Cinturón de Kuiper. Una unidad astronómica, o UA, es la distancia promedio entre la Tierra y el Sol, unos 150 millones de kilómetros. Se cree que nuestro Cinturón de Kuiper es angosto, extendiéndose desde la órbita de Neptuno, a unas 30 UA, hasta unas 50 UA.

La mayoría de los discos de escombros conocidos parece tener un área central limpia de restos, quizás por la presencia de planetas que son probablemente los responsables por los bien definidos bordes interiores de muchos de estos cinturones.

Kalas y Graham especulan que las estrellas que también tienen bordes externos bien definidos tienen una compañera (una estrella o quizás una enana marrón) que evita que el disco se extienda hacia fuera, en forma similar a la que las lunas de Saturno dan forma a los bordes de muchos de los anillos de los planetas.

“La historia de cómo se hace un anillo alrededor de un planeta podría ser la misma que la que hace anillos alrededor de una estrella”, dijo Kalas. Solamente se sabe que una de las nueve estrellas tiene una compañera, pero en realidad, dijo, nadie ha observado a la mayoría de estas estrellas para comprobar si tienen compañeras poco luminosas a grandes distancias de la estrella primaria.

HD 53143 Crédito: NASA, ESA, P. Kalas / UC Berkeley

El sugiere que una estrella perdida que pasó cerca puede haber desgarrado los bordes del disco planetario original, pero sería necesaria una compañera de tamaño estelar para evitar que el material remanente, como ser asteroides, cometas y polvo, se extienda hacia fuera.

Si eso fuera correcto, significaría que el Sol también tiene una compañera que mantiene al Cinturón de Kuiper confinado dentro de una frontera bien delimitada. Aunque con anterioridad ya ha sido propuesta una estrella compañera (lo más reciente fue presentado por el profesor de física de UC Berkeley, Richard Muller, que bautizó a la compañera con el nombre de Némesis), hasta ahora no se ha descubierto ninguna evidencia sobre su existencia.

Una incertidumbre clave, dijo Kalas, es que si bien podemos ver muchos de los grandes planetesimales de nuestro Cinturón de Kuiper, apenas si podemos detectar el polvo.

“Irónicamente, nuestro disco de escombros es el más cercano, sin embargo es el menos conocido de todos”, dijo. “Realmente nos gustaría saber si el polvo de nuestro Cinturón de Kuiper se extiende en forma significativa más allá del borde de las 50 UA de los objetos más grandes. Recién cuando consigamos esta información, podremos ubicar correctamente a nuestro Sol dentro de las categorías de discos anchos o angostos”.

El estudio estelar de Kalas, Graham, Fitzgerald y Clampin fu uno de los primeros proyectos para la Cámara Avanzada para Inspecciones que se encuentra a bordo del Hubble, la que fue instalada en 2002. Las 22 estrellas fueron observadas a lo largo de un período de dos años que finalizó en septiembre de 2004. Las estrellas con discos de escombros detectables en luz visible fueron HD 53143, una estrella tipo K ligeramente más pequeña que el Sol y con mil millones de años de edad, y HD 139664, una estrella tipo F un poco más grande que el Sol pero con apenas 300 millones de años de edad.

HD 139664 Crédito: NASA, ESA, P. Kalas / UC Berkeley

“Una es una estrella tipo K y la otra es una estrella tipo F, por lo tanto es más probable que formen sistemas planetarios con vida que otras estrellas masivas y de vida más corta, como por ejemplo Beta Pictoris y Fomalhaut”, hizo notar. “Cuando observamos a HD 53143 o a HD 139664, podríamos estar viendo gemelos astrofísicos de nuestro Cinturón de Kuiper”.

El disco que rodea a la más vieja de las dos estrellas, HD 53143, es ancho como el de Beta Pictoris (Beta-Pic), que fue el primer disco de escombros que haya sido observado jamás, hace unos 20 años, y como el AU Microscopii (AU Mic), que Kalas descubrió el año pasado. Tanto Beta-Pic como AU Mic tienen unos diez millones de años de edad.

El disco que rodea a HD 139664, sin embargo, es angosto, similar al que rodea a la estrella Fomalhaut, y al que Kalas fotografió por primera vez el año pasado. HD 139664 tiene un borde muy bien definido a 109 UA, similar al nítido borde exterior de nuestro Cinturón de Kuiper a 50 UA. El cinturón de HD 139664 comienza a unas 60 UA de la estrella y alcanza su pico de densidad a una distancia de 83 UA.

“Si podemos comprender el origen del nítido borde exterior de HD 139664, podríamos entender mejor la historia de nuestro sistema solar”, dijo Kalas.

La investigación fue financiada con becas de la NASA a través del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.

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Telescopio Espacial Hubble.Crédito: NASA / ESA

Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

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Web Site: University of California Berkeley
Artículo: “Two new dusty planetary disks may be astrophysical mirrors of our Kuiper Belt”
Autor: Robert Sanders
Fecha: Enero 19, 2006

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