Identifican una doble nube de polvo en una estrella

Vinculando la información delos telescopios gemelos de 10 metros en Hawai, los astrónomos del Observatorio WM Keck descubrieron un extenso disco doble de polvo orbitando 51 Ophiuchi, una estrella que está a 410 años luz de la tierra. Es la primera vez que el instrumento Interferómetro Anulador del Keck identifica una nube compacta alrededor de una estrella tan lejana.

Los nuevos datos sugieren que 51 Ophiuchi es un sistema protoplanetario con una nube de polvo que orbita muy cerca de su estrella madre, dijo el astrónomo Christopher Stark, de la Universidad de Maryland, quien dirigió el equipo de investigación.

El Observatorio Keck opera uno de los interferómetros ópticos más grandes en los Estados Unidos. El interferómetro de alta resolución proporciona medidas de precisión equivalentes a las de un telescopio con un espejo primario tan grande como la distancia que separa los telescopios gemelos Keck, en este caso 85 metros. En abril de 2007, el equipo apuntó al mismo tiempo los dos telescopios Keck a la estrella 51 Ophiuchi, o 51 Oph, y utilizó el Interferómetro Anulador, una técnica para combinar la luz entrante de una manera particular, para bloquear la luz no deseada de 51 Oph y medir las débiles señales adyacentes de la nube de polvo que rodea a la estrella.

Según las observaciones, material en exceso orbita en torno a 51 Oph. Stark y sus colaboradores repitieron las mediciones de anulación en distintas longitudes de onda de la luz y se combinaron esos datos con información de otros telescopios para determinar la forma y orientación del material, así como los tamaños de los granos de polvo.

Los datos sugieren que dos discos de desechos orbitan 51 Oph. El disco interior tiene granos más grandes, más o menos de 10 micrómetros de diámetro o más grandes, y se extiende a cuatro unidades astronómicas, o UAs, más allá de la estrella. El segundo disco está compuesto principalmente de granos de 0,1 micrómetros y se extiende desde aproximadamente 7 a 1200 UAs. Una UA es la distancia entre la Tierra y el Sol, o aproximadamente 150 millones de kilómetros. Los nuevos resultados aparecen en la edición del 1 de octubre de Astrophysical Journal.

Este gráfico compara los discos interior y exterior del sistema de 51 Oph con la ubicación de los planetas y el cinturón de asteroides del Sistema Solar.
Crédito: NASA/GSFC/Marc Kuchner and Francis Reddy.

Si estos discos de desechos orbitaran en torno al Sol, la nube interna de granos más grandes se extendería aproximadamente desde la posición de la órbita de Mercurio a sólo un poco más allá del borde del cinturón de asteroides. El disco externo de granos más pequeños se originaría justo antes de la órbita de Saturno y se extendería hasta una distancia de diez veces más que el borde del cinturón de Kuiper.

El disco de polvo compacto interior de 51 Oph es una de las más compactas nubes de polvo jamás detectadas, y las observaciones del nuevo Interferómetro Anulador del Keck demostró la capacidad del instrumento para detectar nubes de polvo cien veces más pequeñas que las que un telescopio convencional puede observar, dijo Stark.

El instrumento también fue esencial para resolver el misterio de lo que hizo que el disco de polvo de 51 Oph parezca tan compacto, mientras que sus espectros, o huellas químicas, sugería que el polvo orbitaba a distancias mucho mayores, añadió Marc Kuchner, astrónomo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland, que fue parte del equipo de investigación. La respuesta fue simplemente que la estrella tenía dos discos de escombros.

Debido a la potencia del Anulador del Keck, Stark y su equipo fueron capaces de resolver los discos de polvo interior y exterior, que forman la nube exozodiacal de 51 Oph. En los sistemas de estrellas similares, la nube de polvo exterior parece ser un cinturón exterior distinto, probablemente similar a la del cinturón de Kuiper o de un segundo sistema de asteroides. Pero 51 Oph parece ser diferente, dijo Kuchner. Las observaciones sugieren que la nube exterior de la estrella está formada por granos más pequeños y se conecta a la nube interior, así el sistema sólo tiene un cinturón de asteroides fundamental.

Este sistema representa un raro ejemplo, cercano, de un joven sistema planetario que acaba de entrar en las últimas etapas de formación de planetas. Planetas terrestres pueden estar formándose, aunque ninguno ha sido detectado todavía en el sistema, dijo Stark.

Los datos de su equipo también indican que la nube alrededor de 51 Oph es 100.000 veces más densa que la nube de polvo que rodea al Sistema Solar. En la mayoría de los sistemas de planetas en formación, como las colisiones de asteroides y cometas producen polvo, los granos más grandes se dirigen en trayectoria espiral hacia la estrella, mientras que su presión externa empuja las partículas más pequeñas hacia el borde o incluso fuera del sistema. 51 Ophiuchi, una estrella 260 veces más luminosa que el Sol, probablemente empuja a los granos de polvo más pequeñas del disco interno al disco externo, explicó Kuchner.

El Interferómetro Anulador del Keck, que fue financiado por la NASA y construido por el Laboratorio de Propulsión Jet en Pasadena, California, será utilizado para ayudar a los astrónomos a entender mejor cómo y cuándo se forman estos cinturones de asteroides y cómo el polvo del disco de escombros de la estrella podría interferir con la imagen directa de planetas que orbitan una estrella, dijo.

El Observatorio WM Keck opera dos telescopios óptico / infrarrojos de 10 metros en la cumbre de Mauna Kea, en la isla de Hawai. Los telescopios gemelos cuentan con un conjunto de instrumentos avanzados, incluidos reproductores de imágenes, espectrógrafos multi-objeto, espectrógrafos de alta resolución, espectrógrafos de campo integral, y un sistema de óptica adaptativa con guía laser para estrellas líder en el mundo. El Observatorio es una asociación científica del Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California y la NASA.

Traducido de:
Keck Interferometer Nuller Spots Double Dust Cloud. News and Outreach, © 2005 - 2009 W. M. Keck Observatory

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Fotografía:
Telescopios gemelos del Observatorio Keck. Crédito: W. M. Keck Observatory.