Los científicos analizaron el origen de las absorciones de ciertos elementos químicos observadas en los discos de escombros.
Una investigación liderada por la estudiante de postgrado del Núcleo Milenio de Formación Planetaria Daniela Iglesias descubrió absorciones de gas, poco estudiadas hasta la fecha, provenientes del disco de escombros alrededor de estrellas jóvenes. La importancia del estudio radica en que desde las rocas y granos de polvo que conforman estos discos se forman los planetas rocosos como la Tierra, los que podrían ser capaces de albergar vida. En el estudio también participó Amelia Bayo, directora del NPF, Johan Oloffson, investigador asociado del centro, y Matías Schreiber, subdirector.
Hace algunos años se creía que en los discos de escombros, compuestos principalmente por polvo, rocas, cometas y, posiblemente, planetas en formación, la estrella en sus etapas tempranas de formación había disipado completamente el gas. Sin embargo, investigaciones recientes han concluido que la evaporación de los cometas presentes pudo generar este inesperado gas, cuya presencia influye en los procesos de formación planetaria.
Los investigadores analizaron espectros de alta resolución de los sistemas, correspondientes a la descomposición en distintas longitudes de onda de la luz que se recibe desde la estrella y que permiten distinguir los elementos químicos que la componen. “Para este trabajo ha sido muy importante estudiar la huella que deja, por ejemplo, el calcio en el espectro de la estrella. En el gas que queríamos detectar hay, entre otros, átomos de calcio, por lo que cuando este gas se cruza frente a la estrella produce una absorción extra en el espectro, que normalmente no estaría presente”, explica Iglesias, quien también es estudiante de postgrado del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso.
Los astrónomos investigaron si estas múltiples absorciones de gas detectadas en los espectros provenían desde el disco de escombros o desde nubes “atravesadas” en la línea de visión de la estrella. Para esto, explica Iglesias, uno de los aspectos claves fue analizar los espectros de estrellas cercanas a estos discos. Si el objeto de estudio es el único que presenta absorciones, es probable que el gas pertenezca al disco de la estrella y no a las nubes.
Otro aspecto clave fue analizar si dichas absorciones cambiaban en el tiempo, ya que podrían producirse por cometas muy cercanos a la estrella. Debido a esto, los investigadores concluyeron que lo más probable es que las absorciones, no sólo las variables sino incluso una estable, se produzcan por el gas presente en el disco y no por gas proveniente desde una nube.
“De los 23 sistemas —compuestos por una estrella más su disco de escombros— se encontró absorción de gas de origen circunestelar en tres. El resto vendría siendo de origen interestelar provocadas por nubes, algo bastante común. Haber encontrado gas en el disco de escombros de sólo tres objetos de 23 suena a muy pocos, pero para que podamos detectar el gas cruzando frente a la estrella, y para que este provoque una absorción, se necesita que la inclinación del disco sea favorable. Podemos realizar este tipo de detecciones si estamos observando el disco de canto, porque de esta forma el material cruza frente a la estrella desde nuestra perspectiva”, recalca la astrónoma.
Agrega que las inclinaciones de los discos de la mayoría de los objetos de la muestra son desconocidas debido a que se han tomado imágenes de muy pocos de ellos. “Si consideramos que las inclinaciones de los discos de nuestro estudio son aleatorias, calculamos que deberíamos tener más o menos un 10% de los discos con una inclinación favorable para la detección y, en ese caso, 3 detecciones de 23 quiere decir que la presencia de gas en discos de escombros es mucho más común de lo que se pensaba”, comenta.
“El criterio de selección que se ha considerado para compilar esta muestra de sistemas es ciego a la inclinación, es decir, es tan probable haber seleccionado para la muestra un disco de canto que uno de polo. Esto es súper importante, porque en eso se basa la idea de que entonces, como hemos sido ciegos a inclinación, podemos asumir que estas siguen una distribución uniforme”, recalca Amelia Bayo, segundo autor de la investigación, quien además de ser la directora del Núcleo Milenio de Formación Planetaria es docente del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso.
Trabajo a futuro
Iglesias cuenta que el siguiente paso es confirmar los hallazgos a través de un estudio estadístico de una muestra de 300 discos de escombros, para así obtener una estimación más robusta sobre qué tan común es la presencia de gas en ellos. “Además, queremos obtener una relación entre la presencia de gas y las características del disco, como, por ejemplo, su edad, tamaño, temperatura o el tipo de estrella que lo alberga”. concluye.
Por el momento, la científica investiga otro grupo de sistemas que presentan variaciones en las observaciones para analizar si estas se deben a cometas cruzando frente a la estrella o a otros motivos como pulsaciones o a la propia actividad estelar.
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La imagen que ilustra la nota corresponde a un disco de escombros y fue creada por el Dr. Johan Olofsson, investigador asociado del Núcleo Milenio de Formación Planetaria.