Descubren anillo de sal alrededor de joven estrella

7 febrero, 2019

Artículo Científico

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos y químicos detectó huellas químicas de cloruro de sodio (NaCl) y otros componentes salinos emanadas del disco de polvo que rodea Orion Source I, una estrella joven y masiva que habita una nube de polvo detrás de la nebulosa de Orión.

“Es increíble que podamos ver estas moléculas”, celebra Adam Ginsburg, titular de una beca Jansky en el Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) en Socorro (Nuevo México, EE. UU.) y autor principal de un artículo aceptado para publicarse en The Astrophysical Journal. “Como hasta ahora solo habíamos visto estos componentes en las capas externas que se despegan de las estrellas moribundas, todavía no sabemos del todo qué significa este hallazgo. Pero la naturaleza de este fenómeno demuestra que el entorno de esta estrella es muy inusual”.

Para detectar moléculas en el espacio, los astrónomos usan radiotelescopios que buscan sus huellas químicas, a saber, determinadas oscilaciones en los espectros de luz en longitudes de onda milimétricas y de radio. Los átomos y moléculas emiten estas señales de distintas formas, dependiendo de la temperatura de su entorno.

Las nuevas observaciones de ALMA contienen un amplio abanico de firmas espectrales –o transiciones, como les llaman los astrónomos– de las mismas moléculas. Para que se generen huellas moleculares tan claras y variadas, se tienen que producir oscilaciones extremas de temperatura en el entorno de esas moléculas, de entre 100 y 4.000 kelvins (cerca de -175 a 3.700 grados Celsius). Mediante un estudio detallado de estas oscilaciones espectrales se podría entender mejor cómo la estrella calienta el disco, lo cual también sería útil para medir la luminosidad de la estrella.

“Al analizar la información recabada por ALMA, vemos cerca de 60 transiciones diferentes –o huellas únicas– de moléculas como el cloruro de sodio y el cloruro de potasio provenientes del disco. Es un hallazgo a la vez sorprendente y emocionante”, explica Brett McGuire, químico del NRAO en Charlottesville (Virginia, EE. UU.) y coautor del artículo.

Los investigadores creen que estas sales provienen de granos de polvo que, al chocar unos con otros, esparcieron su contenido en el disco. Sus observaciones confirmaron que la zonas salinas revelan la ubicación del disco circunestelar.

“Generalmente, cuando estudiamos las protoestrellas de esta forma, las señales del disco y del chorro de la estrella se confunden, y es difícil distinguir un objeto de otro”, señala Ginsburg. “Ahora, como podemos aislar el disco, podemos estudiar su movimiento y su masa. También podríamos descubrir cosas nuevas sobre la estrella”.

La detección de sal alrededor de estrellas jóvenes también es útil para los astrónomos y astroquímicos porque algunos de los átomos de las sales son metales, como el sodio y el potasio. De esto se infiere que podría haber otras moléculas que contienen metales en este entorno, en cuyo caso se podrían realizar observaciones similares para calcular la cantidad de metales presentes en las incubadoras estelares. “Actualmente no disponemos de este tipo de información, puesto que los componentes metálicos generalmente son invisibles para la radioastronomía”, explica McGuire.

La sal se detectó a cerca de 30 a 60 unidades astronómicas (UA, medida que corresponde a la distancia promedio entre la Tierra y el Sol) de las estrellas anfitrionas. A partir de estas observaciones, los astrónomos dedujeron que podría haber hasta 1.000 trillones (un 1 seguido de 21 ceros) de kilogramos de sal en esa zona, una cifra equivalente a la masa de todos los océanos de la Tierra.

“La próxima etapa de esta investigación es buscar sales y moléculas metálicas en otras regiones. Esto nos ayudará a entender si estas huellas químicas son realmente una buena herramienta para estudiar distintos tipos de discos protoplanetarios, o si son características de esta fuente específica”, señala Ginsburg. “En el futuro, el Next Generation VLA que se construirá podría tener la combinación ideal de sensibilidad y cobertura de longitudes de onda para estudiar estas moléculas y, tal vez, usarlas para detectar discos protoplanetarios”.

Orion Source I se formó en la nube molecular de Orión I, una vertiginosa fábrica de estrellas que ya se había observado con ALMA. “Esta estrella fue eyectada de su nube madre a una velocidad de unos 10 kilómetros por segundo hace unos 550 años”1, afirma John Bally, astrónomo de la Universidad de Colorado y coautor del artículo. “Es posible que los granos de sal hayan sido evaporados por ondas de choque luego de que la estrella y el disco experimentaran una brusca aceleración debido a un encuentro cercano o colisión con otra estrella. Queda por ver si el vapor de sal está presente en todos los discos que rodean protoestrellas masivas, o si es un rastro de eventos violentos como el que observamos con ALMA”.

Información adicional

El artículo “Orion SrcI’s disk is salty”, de A. Ginsburg, et al., fue aceptado para publicación por Astrophysical Journal el 7 de febrero de 2019.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Imágenes y video

Representación artística de Orion Source I, una joven estrella masiva situada a unos 1.500 años luz de distancia. Las nuevas observaciones de ALMA detectaron un anillo de sal alrededor de la estrella compuesto de cloruro de sodio, es decir, sal de mesa. Es la primera vez que se detectan sales de cualquier tipo relacionadas con una joven estrella. La zona azul (a cerca de 1/3 del radio desde el centro del disco) es la zona donde ALMA detectó el “brillo” de las sales en longitudes de onda milimétricas. Créditos: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Representación artística de Orion Source I, una joven estrella masiva situada a unos 1.500 años luz de distancia. Las nuevas observaciones de ALMA detectaron un anillo de sal alrededor de la estrella compuesto de cloruro de sodio, es decir, sal de mesa. Es la primera vez que se detectan sales de cualquier tipo relacionadas con una joven estrella. La zona azul (a cerca de 1/3 del radio desde el centro del disco) es la zona donde ALMA detectó el “brillo” de las sales en longitudes de onda milimétricas. Créditos: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Imagen generada por ALMA donde se aprecia el disco de sal que rodea la joven y masiva estrella Orion Source I (anillo azul). Aquí se muestra dentro de la nube molecular de Orión 1, una zona con una gran actividad de producción de estrellas. La imagen de fondo en infrarrojo cercano se tomó con el Observatorio Gemini. Crédito: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); NRAO/AUI/NSF; Observatorio Gemini/AURA

Imagen generada por ALMA donde se aprecia el disco de sal que rodea la joven y masiva estrella Orion Source I (anillo azul). Aquí se muestra dentro de la nube molecular de Orión 1, una zona con una gran actividad de producción de estrellas. La imagen de fondo en infrarrojo cercano se tomó con el Observatorio Gemini. Crédito: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); NRAO/AUI/NSF; Observatorio Gemini/AURA

Las nuevas observaciones de ALMA muestran que hay sal de mesa ordinaria en una ubicación no tan ordinaria: 1.500 años luz de la Tierra en el disco que rodea a una estrella joven y masiva.
Crédito: ALMA (NRAO / ESO / NAOJ); NRAO / AUI / NSF; Observatorio Gemini / AURA

  1. La luz de este objeto tardó cerca de 1.500 años para llegar a la Tierra. Los astrónomos lo ven a través de ese prisma temporal, que lo muestra como era 550 años después de ser eyectado de su incubadora estelar.