¿Formación planetaria en acción?

Impresión artística del anillo alrededor de la estrella T Cha. Crédito: ESO/L. Calçada

Usando el Very Large Telescope (VLT) de ESO, en la Región de Antofagasta, en Chile, un equipo de astrónomos internacionales ha logrado estudiar el efímero disco de material que rodea a una estrella joven, donde se podría estar formando un sistema planetario. Por primera vez se pudo detectar a un compañero más pequeño, el que podría ser la causa del gran hueco que se observa en el disco. Futuras observaciones permitirán determinar si este compañero es un planeta o una enana marrón.

Los planetas se forman a partir de discos de material que rodean a las estrellas, pero la transición desde discos de polvo hasta sistemas planetarios es rápida y muy pocos objetos son identificados  durante esta fase [1]. Uno de estos objetos es T Chamaeleontis (T Cha), una estrella tenue ubicada en la pequeña constelación austral de Chamaeleon, la cual es comparable con nuestro Sol, pero mucho más cerca del comienzo de su vida [2]. T Cha se encuentra a unos 330 años-luz de la Tierra y sólo tiene unos siete millones de años de edad. Hasta ahora ningún planeta en formación ha sido encontrado en el interior de estos discos de transición, aunque previamente se han logrado observar planetas en discos más maduros (ver comunicado anterior).

“Estudios anteriores habían mostrado que T Cha era un excelente objetivo para estudiar cómo se forman los sistemas planetarios”, dice Johan Olofsson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Alemania), uno de los autores principales de los dos artículos científicos publicados en la revista Astronomy & Astrophysics, que describen este nuevo trabajo. “Pero esta estrella es bastante lejana, por lo que se necesitó todo el poder del Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) para distinguir los detalles más finos y ver lo que está ocurriendo en el disco de polvo”.

Los astrónomos observaron por primera vez T Cha con el instrumento AMBER, instalado en el Interferómetro del VLT [3]. Así encontraron que parte del material del disco formaba un delgado anillo de polvo a tan sólo unos 20 millones de kilómetros de la estrella. Más allá de este disco interior encontraron una zona sin polvo y un disco externo, comenzando en regiones ubicadas a 1.100 millones de kilómetros de la estrella y extendiéndose hacia el exterior.

Nuria Huélamo, (Centro de Astrobiología, CAB/INTA-CSIC, España), la primera autora del segundo artículo, continúa la historia: “Para nosotros, el hueco en el disco de polvo alrededor de T Cha era una evidencia concluyente, y nos preguntamos: ¿estaremos siendo testigos de un compañero abriendo un hueco dentro del disco protoplanetario?”.

Sin embargo, encontrar un tenue compañero tan cerca de una estrella brillante es un enorme reto, por lo que el equipo tuvo que utilizar el instrumento NACO del VLT de una nueva y poderosa forma, llamada SAM (sparse aperture masking), para lograr el objetivo [4]. Después de un cuidadoso análisis encontraron signos claros de un objeto ubicado dentro del hueco del disco, a unos mil millones de kilómetros de la estrella –un poco más lejos que Júpiter en nuestro Sistema Solar- y cerca del borde exterior del hueco. Esta es la primera vez que se detecta un objeto más pequeño que una estrella en el hueco de un disco de transición que rodea a una estrella joven. La evidencia sugiere que el compañero no puede ser una estrella normal [5], pero podría ser una enana marrón [6] rodeada de polvo o, aún más interesante, un planeta recién formado.

Huélamo concluye: “Este es un excelente estudio conjunto que combina dos diferentes instrumentos de vanguardia en el Observatorio Paranal de ESO. Observaciones futuras nos permitirán descubrir más acerca del compañero y el disco, y también entender qué alimenta al disco de polvo interior”.

Notas

[1] Los discos de transición pueden ser detectados porque emiten menos radiación en longitud de onda infrarroja-media. La ausencia de polvo cerca de la estrella y la creación de huecos y agujeros pueden explicar la ausencia de esta radiación. Se piensa que los planetas recién formados pueden crear estos huecos, aunque existen otras posibilidades.

[2] T Cha es una estrella T Tauri, una estrella muy joven que aún se está contrayendo hacia la secuencia principal.

[3] Los astrónomos usaron el instrumento AMBER (Astronomical Multi-BEam combineR) y el Interferómetro del VLT para combinar la luz de los cuatro telescopios de 8,2 metros del VLT y crear un “telescopio virtual” de 130 metros de largo.

[4] NACO (o NAOS–CONICA) es un instrumento de óptica adaptativa instalado en el Very Large Telescope de ESO. Gracias a la óptica adaptativa, los astrónomos pueden eliminar la mayor parte de las aberraciones causadas por la atmósfera y obtener imágenes muy nítidas. El equipo usó NACO de una nueva forma, llamada SAM (sparse aperture masking), para encontrar al compañero. Este es un tipo de interferometría que, en vez de combinar la luz de múltiples telescopios, como hace el Interferómetro del VLT (VLTI), usa diferentes partes del espejo de un solo telescopio (en este caso el espejo de la Unidad 4 del VLT). Esta nueva técnica es particularmente buena para encontrar objetos tenues que se encuentran muy cerca de otros brillantes. VLTI/AMBER es ideal para el estudio de la estructura del disco interior y es menos sensible a la presencia de un compañero distante.

[5] Los astrónomos buscaron al compañero usando NACO en dos espectros de banda diferentes –a 2,2 micras y a 3,8 micras. El compañero solo es visible a mayor longitud de onda, lo que significa que el objeto es frío, como un planeta, o una enana marrón envuelta en polvo.

[6] Las enanas marrones son objetos de tamaño intermedio entre las estrellas y los planetas. No son lo suficientemente masivas para fusionar hidrógeno en su núcleo, pero son más grandes que los planetas gigantes como Júpiter.

Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).