Una estrella doble con extraños y salvajes discos protoplanetarios

Una estrella doble con extraños y salvajes discos protoplanetarios
Utilizando el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) un equipo de astrónomos ha descubierto una impresionante pareja de discos de gas con formación de planetas violentamente desalineados rodeando a las dos estrellas que forman el sistema binario HK Tauri. Estas nuevas observaciones de ALMA proporcionan la imagen más clara obtenida hasta ahora de discos protoplanetarios en una estrella doble. El nuevo resultado también ayuda a explicar por qué tantos exoplanetas — a diferencia de los planetas del Sistema Solar — acaban teniendo órbitas extrañas, excéntricas o inclinadas. Los resultados aparecerán en la revista Nature el 31 de julio de 2014.

A diferencia de nuestro solitario Sol, la mayor parte de las estrellas se forman en pares binarios — dos estrellas que se encuentran en órbita una alrededor de la otra. Las estrellas binarias son muy comunes, pero plantean una serie de preguntas, incluyendo cómo y dónde se forman los planetas en estos entornos tan complejos.

"Ahora ALMA nos ha dado la mejor imagen de un sistema de estrellas binarias con discos protoplanetarios — ¡y nos encontramos con que los discos están desalineados mutuamente!", afirma Eric Jensen, un astrónomo del Swarthmore College (Pensilvania, Estados Unidos).

Las dos estrellas del sistema HK Tauri, que se encuentra a 450 años luz de la Tierra, en la constelación de Tauro (el Toro), tienen menos de 5 millones años y están separadas por unos 58 mil millones de kilómetros — 13 veces la distancia de Neptuno al Sol.

La estrella más débil, HK Tauri B, está rodeada por un disco protoplanetario que vemos de canto y que bloquea la luz estelar. Dado que se suprime el fulgor de la estrella, los astrónomos pueden observar fácilmente el disco mediante la observación en luz visible, o en longitudes de onda del infrarrojo cercano.

La estrella compañera, HK Tauri A, también tiene un disco, pero en este caso no bloquea la luz de la estrella. Como resultado, el disco no puede verse en luz visible porque su débil resplandor está inundado por el deslumbrante brillo de la estrella. Pero brilla resplandeciente en longitudes de onda milimétricas, que ALMA puede detectar fácilmente.

Usando ALMA, el equipo no sólo fue capaz de ver el disco alrededor de HK Tauri A, sino que también pudo, por primera vez, medir su rotación. Esta imagen, más clara, permitió a los astrónomos hacer cálculos que les llevaron a concluir que los dos discos están desalineados el uno con el otro con una diferencia de, al menos, 60 grados. Así que, en lugar de estar en el mismo plano que las órbitas de las dos estrellas, al menos uno de los discos debe estar significativamente desalineado.

"Esta clara desalineación nos ha proporcionado una imagen importante de cómo es este joven sistema de estrellas binarias", señala Rachel Akeson, del Instituto de Ciencias Exoplanetarias de la NASA, en el Instituto Tecnológico de California (Estados Unidos). "Aunque observaciones anteriores indicaban que existían este tipo de sistemas desalineados, las nuevas observaciones de ALMA de HK Tauri muestran con mucha más claridad lo que está pasando realmente en uno de estos sistemas".

Las estrellas y los planetas se forman a partir de inmensas nubes de polvo y gas. A medida que el material de esas nubes se contrae debido a la gravedad, comienza a girar hasta que la mayoría del polvo y el gas caen en un disco protoplanetario aplanado, girando alrededor de una creciente protoestrella central.

Pero en un sistema binario como HK Tauri las cosas son mucho más complejas. Cuando las órbitas de los astros y los discos protoplanetarios no están aproximadamente en el mismo plano, cualquier planeta que pueda estar formándose puede terminar en una órbita altamente excéntrica e inclinada.

"Nuestros resultados muestran que existen las condiciones necesarias para modificar las órbitas planetarias y que estas condiciones están presentes en el momento de la formación del planeta, al parecer debido al proceso de formación de un sistema de estrellas binarias," señaló Jensen. "No podemos descartar otras teorías, pero ciertamente podemos afirmar que una segunda estrella hará el trabajo".

Puesto que el ALMA puede ver el polvo y el gas, de otro modo invisibles, de discos protoplanetarios, esto ha permitido obtener imágenes nunca antes vistas de este joven sistema binario. "Estamos viendo esto en las primeras etapas de formación, con los discos protoplanetarios todavía en su lugar, por tanto podemos ver mejor cómo están orientadas las cosas", explicó Akeson.

En un siguiente paso, los investigadores quieren determinar si este tipo de sistema es típico o no. Se trata de un caso único, lo cual es importante, pero se necesitan estudios adicionales para determinar si este tipo de disposición es común en nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Jensen concluye: "aunque este mecanismo es un gran paso adelante, no puede explicar todas las órbitas extrañas de los planetas extrasolares — simplemente, no hay suficientes compañeras binarias para hacer de esta una respuesta a todo el planteamiento. ¡Así que esta también es una interesante incógnita por resolver!".

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ESO

Un exoplaneta en tránsito con el año más largo conocido

Un exoplaneta en tránsito con el año más largo conocido
Astrónomos han descubierto un exoplaneta en tránsito con el año más largo conocido. Kepler-421b rodea a su estrella una vez cada 704 días. En comparación, Marte orbita el Sol una vez cada 780 días. La mayoría de los más de 1.800 exoplanetas descubiertos hasta la fecha están mucho más cerca de sus estrellas y tienen períodos orbitales más cortos.

"Encontrar a Kepler-421b fue un golpe de suerte", dice el autor principal David Kipping, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica (CfA). "Cuanto más lejos está un planeta de su estrella, menor es la probabilidad de transitar la estrella desde el punto de vista de la Tierra. Tiene que alinearse a la perfección".

Kepler-421b orbita una estrella de K naranja, un tipo que es más fría y menos brillante que nuestro sol. Orbita a la estrella a una distancia de unos 110 millones de kilómetros. Como resultado, el planeta del tamaño de Urano registra una temperatura de -92 grados celsius.

Como su nombre indica, Kepler-421b fue descubierto a partir de datos de la nave espacial Kepler de la NASA. Kepler fue especialmente preparado para hacer este descubrimiento. La nave espacial se quedó mirando la misma zona del cielo desde hace 4 años, en busca de estrellas y planetas quer cruzaran en frente de ellas. Ninguna otra misión existente o planificada ha realizado una observación asi a tan largo plazo.

La órbita del planeta lo sitúa más allá de la línea divisoria entre los planetas rocosos y gas. Fuera de la misma, el agua se condensa en granos de hielo que se pegan juntos para construir planetas gaseosos gigantes.

"La 'línea de la nieve' es una distancia crucial en la teoría de la formación de planetas. Creemos que todos los gigantes de gas deben haberse formado más allá de esta distancia", explica Kipping.

Dado que los planetas gaseosos gigantes se encuentran muy cerca de sus estrellas, en órbitas de días o incluso horas de duración, los teóricos creen que muchos exoplanetas migran hacia el interior al principio de su historia.

Kepler-421b muestra que esta migración no es necesario. Pudo haberse formado justo donde lo vemos ahora. "Este es el primer ejemplo de un gigante de gas potencialmente no migrante potencialmente en un sistema de tránsito que hemos encontrado", añade Kipping.

La estrella anfitriona, Kepler-421, se encuentra a unos 1.000 años luz de la Tierra, en la dirección de la constelación de Lyra.

EUROPA PRESS

La vida y muerte de estrellas hermanas

La vida y muerte de estrellas hermanas
En esta nueva y sorprendente imagen captada en el Observatorio La Silla de ESO en Chile, jóvenes estrellas se congregan sobre un fondo de nubes de gas resplandeciente y franjas de polvo. El cúmulo estelar, conocido como NGC 3293, habría sido una simple nube de gas y polvo hace unos diez millones de años, sin embargo, a medida que estrellas comenzaron a poblarlo, se convirtió en el brillante conjunto que observamos aquí. Los cúmulos de este tipo son laboratorios celestes que permiten a los astrónomos aprender más acerca de la evolución de las estrellas.

Este hermoso cúmulo estelar, NGC 3293, se encuentra a 8.000 años luz de la Tierra en la constelación de Carina (La Quilla). Este objeto celeste fue descubierto por primera vez por el astrónomo francés Nicolas Louis de Lacaille en 1751, durante su estadía en lo que hoy es Sudáfrica, empleando un pequeño telescopio con una apertura de tan sólo 12 milímetros. Es uno de los cúmulos más brillantes en el cielo austral y puede observarse fácilmente a simple vista en una noche oscura y despejada.

Los cúmulos estelares como el NGC 3293 contienen estrellas formadas al mismo tiempo, a la misma distancia de la Tierra y a partir de la misma nube de gas y polvo, lo que les da la misma composición química. Como resultado, los cúmulos de este tipo son objetos ideales para poner a prueba la teoría de la evolución estelar.

La mayoría de las estrellas que se aprecian aquí son extremadamente jóvenes, y el cúmulo en sí no posee más de 10 millones de años. Apenas unas recién nacidas en escalas cósmicas, si se considera que el Sol se formó hace 4.600 millones de años y aún así sólo se encuentra en la mitad de su vida. Una abundante presencia de estas jóvenes y brillantes estrellas de color azul es común en cúmulos abiertos como el NGC 3293, y, por ejemplo, en el llamado cúmulo de Kappa Crucis, también conocido como el Joyero o NGC 4755.

Cada uno de estos cúmulos abiertos se forma a partir de una gigantesca nube de gas molecular y sus estrellas permanecen unidas gracias a la atracción gravitacional que ejercen entre sí. Pero estas fuerzas no son suficientes para mantener al cúmulo intacto en caso de encuentros cercanos con otros cúmulos y nubes de gas a medida que el gas y polvo propios del mismo se disipan. Por lo tanto, los cúmulos abiertos sólo durarán unos pocos cientos de millones de años, a diferencia de sus primos mayores, los cúmulos globulares, que pueden sobrevivir durante miles de millones de años, y conservar muchas más estrellas.

A pesar de existir cierta evidencia que sugiere que todavía se generan procesos de formación estelar en NGC 3293, se cree que la mayoría (si es que no todas) de las casi cincuenta estrellas que conforman este cúmulo se originaron en un solo evento. Pero a pesar de que estas estrellas tienen la misma edad, no todas poseen la deslumbrante apariencia de una estrella en sus primeros años de vida; algunas aparentan ser mucho más antiguas, dando a los astrónomos la oportunidad de explorar cómo y por qué las estrellas evolucionan a diferentes velocidades.

Tomemos la luminosa estrella anaranjada en la parte inferior derecha del cúmulo como ejemplo. Esta gran estrella, una gigante roja, habría nacido como una de las más grandes y luminosas entre todas sus hermanas, pero las estrellas brillantes se queman rápidamente. Debido a que la estrella agotó el combustible en su núcleo, su dinámica interna cambió y comenzó a expandirse y enfriarse, convirtiéndose en la gigante roja que observamos ahora. Las gigantes rojas están llegando al final de su ciclo de vida, pero las estrellas hermanas de esta gigante roja en particular aún se encuentran en lo que se conoce como pre secuencia principal (la etapa que antecede al largo y estable período de vida media en el desarrollo de una estrella). Podemos apreciar estas estrellas en la plenitud de su vida como brillantes y calientes objetos de color blanco sobre el rojo y polvoriento fondo.

Esta imagen fue captada por el Wide Field Imager (WFI) instalado en el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros, emplazado en el Observatorio La Silla de ESO en el norte de Chile.

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