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ALMA revela el funcionamiento de un sistema planetario cercano
Jueves 12 de Abril de 2012

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) un grupo de astrónomos hizo un importante hallazgo relacionado con un sistema planetario cercano y entregó pistas clave sobre la formación y evolución de este tipo de sistemas. Utilizando este nuevo observatorio aún en construcción, los científicos descubrieron que los planetas que orbitan alrededor de la estrella Fomalhaut parecen ser mucho más pequeños de lo que se pensaba. Este es el primer resultado científico de ALMA publicado con información proporcionada durante su primer período de observaciones, tras un concurso abierto a astrónomos de todo el mundo.

El hallazgo, que ayudó a resolver una controversia proveniente de observaciones anteriores, fue posible gracias a la obtención de imágenes extremadamente precisas de un disco o anillo de polvo que orbita alrededor de la estrella, ubicada a unos 25 años-luz de la Tierra. Las imágenes de ALMA muestran que, tanto el borde exterior como el interior del fino disco de polvo, son muy definidos. Este hecho, combinado con simulaciones informáticas, llevó a los científicos a concluir que las partículas de polvo del disco se mantienen al interior del mismo gracias al efecto gravitacional de dos planetas; uno más cerca de la estrella que el disco, y otro más distante. (1)

Sus cálculos también permitieron determinar el tamaño probable de estos planetas: más grandes que Marte pero solo unas cuantas veces mayores a la Tierra. Un tamaño mucho menor de lo que creían los astrónomos hasta ahora. En 2008, una imagen del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA mostró el planeta interior que entonces se creía mayor a Saturno, el segundo planeta más grande de nuestro sistema solar. Sin embargo, observaciones posteriores con telescopios infrarrojos no lograron detectar el planeta.

Esto llevó a algunos astrónomos a dudar de la existencia del planeta en la imagen del telescopio Hubble. Por otro lado, la imagen en luz visible del Hubble detectó rastros de polvo muy pequeños siendo expulsados hacia afuera por la radiación de la estrella, lo que produjo una imagen borrosa de la estructura del disco de polvo. Con las observaciones de ALMA en longitudes de onda más largas que las de la luz visible, se detectaron granos de polvo mayores –de cerca de 1 milímetro de diámetro- que no son desplazados por la radiación de la estrella. Esto revela claramente los definidos bordes del disco y su estructura en forma de anillo, lo cual indica el efecto gravitatorio ejercido por los dos planetas.

“Al combinar las observaciones a la forma del anillo realizadas con ALMA con modelos informáticos, podemos definir con mucha precisión los límites de la masa y la órbita de cualquier planeta que esté cerca del anillo”, afirma Aaron Boley, un Sagan Fellow de la Universidad de Florida, quien encabezó el estudio. “Las masas de estos planetas debe ser pequeñas, de lo contrario los planetas destruirían el anillo”, agrega. El tamaño reducido de los planetas explica por qué no pudieron ser detectados con las observaciones hechas anteriormente en longitudes de onda infrarrojas, sostienen los científicos.

El estudio realizado con ALMA muestra que el ancho del anillo mide cerca de 16 veces la distancia entre el Sol y la Tierra y que su espesor equivale apenas a un séptimo de su ancho. “El anillo es aun más angosto y fino de lo que se pensaba”, señala Matthew Payne, también de la Universidad de Florida.

La distancia que separa al anillo de la estrella equivale a cerca de 140 veces la distancia entre el Sol y la Tierra. En nuestro Sistema Solar, Plutón está unas 40 veces más lejos del Sol que lo que está la Tierra. “Debido al tamaño reducido de los planetas que se encuentran cerca de este anillo y a la amplia distancia que los separa de su propia estrella, estos planetas están entre los más fríos que se han encontrado orbitando alrededor de una estrella normal”, explica Aaron Boley.

Los científicos observaron el sistema Fomalhaut en septiembre y octubre de 2011, cuando estaban disponibles solamente un cuarto de las 66 antenas previstas para ALMA. Cuando concluya la construcción el próximo año, el observatorio será mucho más potente. Incluso en esta etapa inicial (Early Science), ALMA ha sido lo suficientemente potente como para revelar la estructura que había permanecido oculta a anteriores observadores en ondas milimétricas.

“ALMA seguirá en construcción, pero ya ha demostrado ser el telescopio más potente del mundo para observar el Universo en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas”, dice Stuart Corder del Observatorio Radio Astronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés), miembro del equipo a cargo de las observaciones. “Esto es solo el principio de una nueva y emocionante era en el estudio de la formación de discos y planetas en torno a otras estrellas”, concluye Bill Dent, otro miembro del equipo, que trabaja en ALMA.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre Europa, Norteamérica y Asia del Este en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado en Europa por la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO); en Norteamérica, por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de la Ciencia (NSC) de Taiwán; y en Asia del Este por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en alianza con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas a nombre de Europa por ESO, a nombre de Norteamérica por el Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO), que es operado por Associated Universities, Inc. (AUI) y a nombre de Asia del Este por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Joint ALMA Observatory (JAO) concentra la dirección del proyecto y es responsable por las tareas de gestión de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

Notas
 Los efectos de planetas o lunas que mantienen definidos los bordes de un anillo de polvo se observaron por primera vez cuando la nave Voyager 1 se acercó a Saturno en 1980 y captó detalladas imágenes de su sistema de anillos. Otro ejemplo lo podemos encontrar en nuestro Sistema Solar: uno de los anillos del planeta Urano está estrechamente confinado entre las lunas Cordelia y Ofelia, de manera idéntica a la que proponen los científicos que han utilizado ALMA como explicación para el anillo de Fomalhaut. Las lunas que confinan a estos anillos se conocen como lunas pastoras. Estos planetas o lunas confinan a los anillos de polvo mediante un efecto gravitacional. Un planeta al interior del anillo orbita alrededor de la estrella más rápido que las partículas de polvo del anillo. Así, su gravedad aporta energía a las partículas, expulsándolas hacia fuera. En tanto, un planeta situado fuera del anillo orbita más lento que las partículas de polvo, y su gravedad resta energía a las partículas, lo que las empuja ligeramente hacia dentro. [back]


Información adicional

  • Esta investigación fue presentada en el artículo, “Constraining the Planetary System of Fomalhaut Using High-Resolution ALMA Observations” ("Delimitando el sistema planetario de Formalhaut utilizando observaciones de alta resolución de ALMA") por A. Boley et al. que será publicado en la revista Astrophysical Journal Letters.

  • El equipo está compuesto por A. C. Boley (Universidad de Florida, Gainesville, EE.UU.), M. J. Payne (Universidad de Florida), S. Corder (Centro de Ciencia de ALMA en América del Norte, Charlottesville, EE.UU.), W. Dent (ALMA, Santiago, Chile), E. B. Ford (Universidad de Florida) y M. Shabram (Universidad de Florida).

Enlaces

 

Contactos:

Aaron. C. Boley
University of Florida
Gainesville, USA
Tel: +1 352 294 1844
Email: aaron.boley@astro.ufl.edu

William Dent
Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2467 6249
Cell: +56 9 827 9537
Email: wdent@alma.cl

William Garnier
Education and Public Outreach Officer, Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2467 6119
Email: wgarnier@alma.cl

Dave Finley
Public Information Officer, National Radio Astronomy Observatory
Socorro, USA
Tel: +1 575 835 7302
Email: dfinley@nrao.edu

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Email: rhook@eso.org

Masaaki Hiramatsu
Education & Public Outreach Officer, National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Tel: +81 422 34 3900 ext.3150
Email: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

 

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