Descubierto un sistema de anillos similar a Saturno a 420 años-luz

Un equipo de astrónomos de la Universidad de Rochester y un grupo de investigadores europeos, ha descubierto un sistema de anillos en la constelación de Centauro que invita a comparaciones con Saturno.

Los científicos, dirigidos por el profesor adjunto de Física y Astronomía Eric Mamajek de Rochester y miembro del Observatorio Cerro Tololo Inter-American, utilizaron datos del SuperWASP (Wide Angle Search for Planets) y del proyecto All Sky Automated Survey(ASAS), para estudiar las curvas de luz de estrellas jóvenes similares al Sol en Scorpius-Centaurus asociación -la región más cercana de formación reciente de estrellas masivas.

El concepto básico de la investigación fue muy sencillo. Imagínese sentado en un parque en una tarde soleada y de repente una pelota pasa entre usted y el sol. Debido a ello, la intensidad de la luz solar parece debilitarse durante un momento. Entonces un pájaro vuela frente a usted, haciendo que la intensidad de la luz solar se debilite nuevamente; más o menos como lo hizo cuando la pelota cruzo por delante del Sol, en función del tamaño del ave y de cuánto tiempo le llevó pasar. Ese sencillo principio es el que permitió a los investigadores descubrir un sistema de anillos cósmicos.

Una curva de luz es un gráfico que representa la intensidad de la luz con el tiempo, y una estrella en particular de las estudiadas mostró cambios significativos durante un período de 54 días a principios de 2007. El estudiante de la Universidad de Rochester, Marcos Pécaut y el profesor Mamajek descubrieron la inusual medición en diciembre de 2010.“Cuando vi por primera vez la curva de luz, sabía que había encontrado un objeto muy raro y único. Después de descartar que se debiera a una estrella esférica o un disco protoplanetario, me di cuenta de que la única explicación plausible era la existencia de una especie de sistema de anillos de polvo que orbita una pequeña compañera, básicamente un Saturno sobre dimensionado”, dijo Mamajek.

Si un objeto esférico pasa por delante de una estrella, la intensidad de la luz descendería poco a poco hasta llegar a su punto más bajo, antes de aumentar de nuevo lentamente. Esto no fue lo sucedido en la estrella identificada como 1SWASP J140747.93-394542.6. El equipo de Rochester descubrió un gran, profundo y complejo eclipse, con un cantidad de polvo tal que, en sus momentos más profundos, bloqueó al menos el 95% de la luz de la estrella.

La forma de la curva de luz era muy similar a la de una estrella bien documentada (EE Cephei), lo que sugiere rasgos similares entre ambos objetos. Sin embargo el caso de EE Cephei se diferencia en que parece ser un disco protoplanetario de gran espesor en tránsito frente de una estrella masiva, caliente. ”Sospechamos que esta nueva estrella está siendo eclipsada por un objeto de baja masa con un disco orbital que tiene varios anillos delgados de restos de polvo”, dijo Mamajek. La estrella posee una masa similar al Sol, pero es mucho más joven; cerca de 16 millones de años, unas 300 veces menos  la edad del sistema solar y se encuentra a unos 420 años luz de distancia.

La investigación fue llevada a cabo por Mamajek, Profesor Asociado de Alice Quillen, y los estudiantes graduados Marcos Pécaut, Fred Moolekamp, ​​y Erin Scott, todos ellos de la Universidad de Rochester, el Profesor Mateo Kenworthy de la Universidad de Leiden en los Países Bajos, y el Profesor Andrew Collier Cameron y el asistente de investigación postdoctoral Neil Parley, de la Universidad de St. Andrews en Escocia. Sus resultados serán publicados en un próximo número de la revista Astronomical Journal.

“Es la primera vez que los astrónomos han detectado un sistema de anillos extrasolar en tránsito de una estrella similar al Sol, y el primer sistema de anillos discretos, delgados, de polvo, que se detecta alrededor de un objeto de masa muy baja fuera de nuestro sistema solar”, dijo Mamajek “Pero aún quedan muchas preguntas acerca de lo que ha sido descubierto.”  Puestos a apostar, Mamajek cree que el objeto en el centro del sistema de anillos es una estrella de muy baja masa; una enana marrón o incluso un planeta. La respuesta está en la masa del objeto.

De ser una enana marrón, el objeto tendría que estar entre 13 y 75 veces la masa de Júpiter y 75 M _J , esta última cifra sería insuficiente para sostener las reacciones de fusión termonuclear durante la vida útil de una estrella. Si la masa del objeto es menor de ese rango, es probable que se trate de un planeta, por lo que es similar a Saturno, cuyos anillos tienen una profundidad óptica similar.

Mamajek y sus colegas se proponen utilizar telescopios del hemisferio sur para obtener datos de velocidad radial de la estrella para detectar el tirón gravitacional de sus acompañantes, y su conducta no-redundante  para tratar de detectar la luz de la débil compañera. Las observaciones ayudarán a calcular la masa del acompañante, que a su vez, ayudará a determinar su identidad.

Junto con el objeto central, Mamajek está interesado en lo que está sucediendo en los dos huecos pronunciados situado entre los anillos. Ese tipo de brechas por lo general indican la presencia de objetos con masa suficiente para esculpir gravitacionalmente los bordes del anillo, y Mamajek piensa que su equipo podría haber observado las últimas etapas de la formación de un planeta en tránsito, si el objeto es una estrella o una enana marrón, o, posiblemente, la formación de una luna, si el objeto en cuestión es un planeta gigante.

Si los anillos de polvo son similares a los de Saturno, en términos de su masa por la profundidad óptica, entonces la masa total de los anillos sería sólo del orden de la masa de nuestra Luna. El radio de la órbita del anillo exterior es de decenas de millones de kilómetros, por lo que la masa y el tamaño de los sistemas de anillos es mucho más pesado ​​que el sistema de anillos de Saturno. Los cuatro aros detectados hasta el momento han sido llamados “Rochester”, “Sutherland”, “Campanas”, y “Tololo”, por los sitios donde se detectó el eclipse.

Con varias preguntas aún sin respuesta, Mamajek considera el estudio un informe de progreso. La  totalidad del trabajo podría llevar por lo menos un par de años. Sin embargo con el prometedor futuro de los estudios de seguimiento de todo el cielo, como la propuesta del Gran Telescopio para Rastreos Sinópticos que se está construyendo en Chile, Mamajek espera que los eclipses raros de estrellas jóvenes por la formación de lunas y los grandes sistemas de anillos alrededor de planetas gigantes jóvenes serán detectables tras muchos años de búsqueda. “El seguimiento de las observaciones de los eclipses puede proporcionar a nuestras limitaciones una primera observación sobre la formación y evolución temprana de las lunas alrededor de planetas gaseosos gigantes”.

Autor: Peter Iglinski

Enlace original: Scientists discover a Saturn-like ring system