Categoría: Ciencia

ALMA y VLT indagan el origen de estrellas y planetas.

Utilizando el incomparable poder del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ubicado en Chile, un equipo astronómico internacional ha realizado un nuevo descubrimiento, develando misterios del nacimiento de estrellas y planetas. El equipo fue liderado por Philipp Weber de la Universidad de Santiago de Chile (USACH) y el Núcleo Milenio de Jóvenes Exoplanetas y sus Lunas (YEMS).

La investigación, publicada recientemente en The Astrophysical Journal Letters, implicó el escrutinio de V960 Mon, una joven estrella en erupción situada a más de 5.000 años luz de distancia en la constelación de Monoceros. En sinergia con ALMA y el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), también ubicado en Chile, el equipo logró capturar una imagen que exhibe impresionantes brazos espirales que se extienden por cientos de unidades astronómicas. Esta imagen fue tomada justo dos años después de que la estrella experimentó una erupción súbita en 2014, aumentando su brillo más de veinte veces.

«Al observar la estrella después de la erupción, nos asombramos por las enormes estructuras espirales que rodean a V960 Mon», comenta Weber. «Esto nos llevó a profundizar en los datos existentes en el archivo de ALMA para entender mejor estas espirales.»

Antonio Hales, miembro del equipo de investigación y subgerente del Centro Regional de ALMA en América del Norte (NA-ARC) del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) de los Estados Unidos, celebra que “este descubrimiento subraya el invaluable valor científico que representa el archivo de datos públicos de ALMA. Es una verdadera mina de oro llena de tesoros inexplorados”.

Al reanalizar los datos de ALMA, el equipo descubrió aglomeraciones de partículas sólidas dentro de las espirales, estimadas en varias veces la masa de la Tierra. Se sospecha que estas aglomeraciones proporcionan datos clave sobre las primeras etapas de la formación de estrellas y planetas.

«Durante más de una década, hemos estado buscando con ALMA estas aglomeraciones , ya que las teorías de formación de planetas predicen su presencia para la creación de grandes planetas», explicó el coautor Sebastián Pérez, también de USACH y YEMS. «Nuestro descubrimiento puede establecer conexiones directas entre la formación de estrellas y planetas.»

Alice Zurlo, investigadora de la Universidad Diego Portales (UDP) y YEMS, Chile, y miembro del equipo, compartió más impresiones sobre la importancia de este descubrimiento: “Con ALMA se hizo evidente que los brazos espirales están experimentando una fragmentación que generan estas aglomeraciones con masas similares a las de los planetas.”

Este descubrimiento, conseguido gracias a los poderes combinados de ALMA y el VLT, ha proporcionado una visión revolucionaria de estos fenómenos celestes. Las investigaciones futuras se centrarán en observar las erupciones FUor^[1] detectadas por el Legacy Survey of Space and Time (LSST) utilizando el telescopio Vera C. Rubin y, una vez en operaciones, también el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, apuntando al entorno de estas estrellas en erupción. Este enfoque podría ayudar a establecer la prevalencia de tales características alrededor de las fuentes FUor durante las primeras etapas de eventos eruptivos, ofreciendo más datos sobre la formación de estrellas y planetas.

Weber concluye: «Con estas observaciones estamos dando un paso significativo hacia la comprensión del nacimiento de estrellas y planetas. Esperamos más hallazgos emocionantes a medida que continuemos estudiando estas fascinantes estructuras celestes.»

Nota:

[1] Una estrella FU Orionis o FUor es una estrella joven en formación que experimenta brotes dramáticos, erupciones, de brillo durante años o décadas, debido a un incremento en la acumulación de material de su disco circunestelar. Estos eventos pueden influir en la formación de planetas.

Información adicional

El equipo detrás de este trabajo está compuesto por jóvenes investigadores de diversas universidades e institutos chilenos, en el marco del centro de investigación Núcleo Milenio sobre Exoplanetas Jóvenes y sus Lunas (YEMS), financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID) y su programa Iniciativa Científica Milenio. Las dos instalaciones utilizadas, ALMA y VLT, están ubicadas en el desierto de Atacama en Chile.

Esta investigación se presenta en un artículo que aparecerá en The Astrophysical Journal Letters.

El equipo está compuesto por P. Weber (Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile, Chile [USACH]; Núcleo Milenio sobre Exoplanetas Jóvenes y sus Lunas, Chile [YEMS]; Center for Interdisciplinary Research in Astrophysics and Space Exploration [CIRAS] de la Universidad de Santiago de Chile, Chile), S. Pérez (USACH; YEMS; CIRAS), A. Zurlo (YEMS; Núcleo de Astronomía de la Universidad Diego Portales, Chile [UDP]; Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad Diego Portales, Chile), J. Miley (Joint ALMA Observatory, Chile; Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Chile), A. Hales (Observatorio Nacional de Radioastronomía, EE.UU.), L. Cieza (YEMS; UDP), D. Principe (MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, EE.UU.), M. Cárcamo (YEMS; CIRAS; USACH, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Informática, Chile), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), Á. Kóspál (Observatorio Konkoly, Centro de Investigación de Astronomía y Ciencias de la Tierra, Red de Investigación Eötvös Loránd (ELKH), Hungría; CSFK, Centro de Excelencia MTA, Hungría; Universidad ELTE Eötvös Loránd, Instituto de Física, Hungría; Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania), M. Takami (Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sinica, Taiwán, República de China), J. Kastner (Escuela de Física y Astronomía, Instituto de Tecnología de Rochester, EE.UU.), Z. Zhu (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Nevada, EE.UU., Centro de Astrofísica de Nevada, Universidad de Nevada, EE.UU.) y J. Williams (Instituto de Astronomía, Universidad de Hawái en Manoa, EE.UU.).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de ESO, la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC) en Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus Estados miembros, por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI) en nombre de América del Norte, y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona el liderazgo unificado y la gestión de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

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Usando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo científico ha encontrado el posible «hermano» de un planeta que orbita alrededor de una estrella distante. El equipo ha detectado una nube de escombros que podría estar compartiendo la órbita de este planeta y que, se cree, podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. De confirmarse, este descubrimiento sería la prueba más contundente hasta ahora de que dos exoplanetas pueden compartir una órbita.

“Hace dos décadas, se predijo en teoría que parejas de planetas de masa similar podrían compartir la misma órbita alrededor de su estrella: los llamados planetas troyanos o coorbitales. Por primera vez, hemos encontrado evidencia a favor de esa idea”, sostiene Olga Balsalobre-Ruza, estudiante del Centro de Astrobiología de Madrid, España, quien dirigió el artículo publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.

Los troyanos, cuerpos rocosos en la misma órbita que un planeta, son comunes en nuestro propio Sistema Solar [1], siendo el ejemplo más famoso los asteroides troyanos de Júpiter: más de 12.000 cuerpos rocosos que se encuentran en la misma órbita alrededor del Sol que el gigante gaseoso. Los astrónomos han predicho que los troyanos, y en particular los planetas troyanos, también podrían existir alrededor de una estrella que no sea nuestro Sol, pero la evidencia es escasa. «Los exotroyanos [planetas troyanos fuera del Sistema Solar] han sido hasta ahora como unicornios: la teoría les permite existir, pero nadie los ha detectado nunca», dice el coautor Jorge Lillo-Box, investigador principal del Centro de Astrobiología.

Ahora, un equipo internacional de científicos y científicas ha utilizado ALMA para encontrar la evidencia observacional más sólida hasta la fecha de que podrían existir planetas troyanos en el sistema PDS 70. Se sabe que esta joven estrella alberga dos planetas gigantes similares a Júpiter: PDS 70b y PDS 70c. Al analizar las observaciones de archivo de ALMA de este sistema, el equipo detectó una nube de escombros en el lugar de la órbita de PDS 70b donde se espera que existan troyanos.

Los troyanos ocupan las llamadas zonas de Lagrange, dos regiones extendidas en la órbita de un planeta donde la atracción gravitacional combinada de la estrella y el planeta puede atrapar material. Al estudiar estas dos regiones de la órbita de PDS 70b, el equipo científico detectó una débil señal procedente de una de ellas, lo que indica que allí podría residir una nube de escombros con una masa de hasta aproximadamente dos veces la de nuestra Luna.

El equipo cree que esta nube de escombros podría apuntar a un mundo troyano existente en este sistema o a un planeta en proceso de formación. “¿Quién podría imaginar dos mundos que compartan la duración del año y las condiciones de habitabilidad? Nuestro trabajo es la primera prueba de que este tipo de mundo podría existir”, afirma Balsalobre-Ruza. “Podemos imaginar que un planeta puede compartir su órbita con miles de asteroides, como en el caso de Júpiter, pero me resulta alucinante que los planetas puedan compartir la misma órbita”.

“Nuestra investigación es un primer paso para buscar planetas coorbitales muy temprano en su formación”, dice la coautora Nuria Huélamo, investigadora principal del Centro de Astrobiología. “Abre nuevas preguntas sobre la formación de troyanos, cómo evolucionan y qué tan frecuentes son en diferentes sistemas planetarios”, agrega Itziar De Gregorio-Monsalvo, directora de la Oficina de Ciencias de ESO en Chile, quien también contribuyó a esta investigación.

Para confirmar completamente su detección, el equipo tendrá que esperar hasta después de 2026, cuando utilicen ALMA para ver si tanto PDS 70b como su nube hermana de escombros se mueven juntos de manera significativa a lo largo de su órbita alrededor de la estrella. “Esto sería un gran avance en el campo de los exoplanetas”, dice Balsalobre-Ruza.

«El futuro de este tema es muy emocionante y esperamos con interés las capacidades ampliadas de ALMA, previstas para 2030, que mejorarán drásticamente la capacidad del conjunto de antenas para caracterizar troyanos en muchas otras estrellas», concluye De Gregorio-Monsalvo.

Notas
[1] Cuando se descubrieron por primera vez los asteroides en la órbita de Júpiter, recibieron el nombre de los héroes de la guerra de Troya, lo que dio lugar al nombre de troyanos para referirse a estos objetos.

Más información
Esta investigación se presentó en un artículo que aparecerá en Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346493).

El equipo está compuesto por O. Balsalobre-Ruza (Centro de Astrobiología [CAB], CSIC-INTA, España), I. De Gregorio-Monsalvo (Observatorio Europeo Austral [ESO], Chile), J. Lillo-Box (CAB), N. Huélamo (CAB), Á. Ribas (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Reino Unido), M. Benisty (Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Francia y Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Francia), J. Bae (Departamento de Astronomía, Universidad de Florida, EE.UU.), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italia) y R. Teague (Departamento de Ciencias Planetarias, Atmosféricas y de la Tierra, Instituto Tecnológico de Massachusetts, Estados Unidos).

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), socio de ALMA en nombre de Europa.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de ESO, la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC) en Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus Estados miembros, por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI) en nombre de América del Norte, y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona el liderazgo unificado y la gestión de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

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Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual ESO es socio, muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b. En la misma órbita que PDS 70b, los astrónomos han detectado una nube de escombros que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: el PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Balsalobre-Ruza et al.
Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b. En la misma órbita que PDS 70b, un equipo científico ha detectado una nube de escombros que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: el PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Balsalobre-Ruza et al.
Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual ESO es socio, muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b (resaltado con un círculo amarillo sólido). En la misma órbita que PDS 70b, indicada por una elipse amarilla sólida, los astrónomos han detectado una nube de escombros (rodeada por una línea punteada amarilla) que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: el PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) /Balsalobre-Ruza et al.
Esta imagen, tomada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), muestra el joven sistema planetario PDS 70, ubicado a casi 400 años luz de la Tierra. El sistema presenta una estrella en su centro, alrededor de la cual orbita el planeta PDS 70 b (resaltado con un círculo amarillo sólido). En la misma órbita que PDS 70b, indicada por una elipse amarilla sólida, los astrónomos y astrónomas han detectado una nube de escombros (rodeada por una línea punteada amarilla) que podrían ser los componentes básicos de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. La estructura en forma de anillo que domina la imagen es un disco circunestelar de material, a partir del cual se están formando planetas. De hecho, hay otro planeta en este sistema: el PDS 70c, que se ubica a las 3 en punto justo al lado del borde interior del disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) /Balsalobre-Ruza et al.
Esta colorida imagen muestra el cielo alrededor de la débil estrella enana naranja PDS 70 (en el centro de la imagen). La estrella azul brillante a la derecha es χ Centauri. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin
Esta colorida imagen muestra el cielo alrededor de la débil estrella enana naranja PDS 70 (en el centro de la imagen). La estrella azul brillante a la derecha es χ Centauri. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2. Reconocimiento: Davide De Martin
Este mapa muestra la constelación meridional de Centauro y destaca la mayoría de las estrellas que son visibles a simple vista en una noche despejada. La estrella enana PDS 70 está marcada con un círculo rojo. Crédito: ESO, IAU and Sky & Telescope
Este mapa muestra la constelación meridional de Centauro y destaca la mayoría de las estrellas que son visibles a simple vista en una noche despejada. La estrella enana PDS 70 está marcada con un círculo rojo. Crédito: ESO, IAU and Sky & Telescope
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• Olga Balsalobre-Ruzza

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• Naoko Inoue

  EPO officer, ALMA Project
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• Amy C. Oliver

  Gerente de Prensa
  Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO), EE.UU.
  Cel: +1 434 242 9584
  Email: aoliver@nrao.edu

Durante los últimos 15 años, el Centro de Fronteras Físicas del Observatorio Norteamericano de Nanohertz para Ondas Gravitacionales (NANOGrav) ha estado utilizando radiotelescopios financiados por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF por sus siglas en inglés), incluidos algunos operados por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) de la NSF, para convertir un conjunto de púlsares de milisegundos en un detector de ondas gravitacionales a escala galáctica. Los púlsares de milisegundos son restos de estrellas masivas extinguidas; a medida que giran cientos de veces por segundo, sus emisiones de radio «similares a un faro» son detectados como pulsos muy regulares. Las ondas gravitacionales estiran y comprimen el espacio y el tiempo en un patrón característico, provocando cambios en los intervalos entre estos pulsos que se correlacionan en todos los púlsares observados. Estos cambios correlacionados son la señal específica que NANOGrav ha estado trabajando para detectar.

Los datos más recientes de NANOGrav ofrecen evidencia contundente de ondas gravitacionales con oscilaciones con períodos desde años a décadas. Se cree que estas ondas surgen de pares de los agujeros negros más masivos del universo en órbita el uno con el otro: miles de millones de veces más masivos que el Sol, con tamaños mayores que la distancia que separa la Tierra y el Sol. Los estudios futuros de esta señal nos permitirán ver el universo de ondas gravitacionales a través de una nueva ventana, proporcionando información sobre los agujeros negros titánicos que se fusionan en el corazón de galaxias distantes y potencialmente otras fuentes exóticas de ondas gravitacionales de baja frecuencia.

El comunicado de prensa original puede ser encontrado en este enlace del sitio de NANOGrav (en inglés).

Interpretación artística de un conjunto de pulsares siendo afectados por ondas gravitacionales producidas por un par de agujeros negros supermasivos en una galaxia distante. Crédito: Aurore Simonnet para la collaboración NANOGrav.