Como en un juego de autos chocadores cósmicos, los científicos creen que los inicios de nuestro sistema solar fueron una época de violenta agitación, con planetesimales, asteroides y cometas colisionando y arrojando escombros sobre la Tierra, la Luna y los demás planetas interiores. Ahora, en un hito histórico, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha captado imágenes directas de colisiones catastróficas similares en un sistema planetario cercano alrededor de otra estrella, Fomalhaut.“Esta es sin duda la primera vez que veo aparecer un punto de luz de la nada en un sistema exoplanetario”, declaró el investigador principal Paul Kalas, de la Universidad de California, Berkeley. “Está ausente en todas nuestras imágenes anteriores del Hubble, lo que significa que acabamos de presenciar una violenta colisión entre dos objetos masivos y una enorme nube de escombros, algo nunca visto en nuestro sistema solar actual. ¡Increíble!”
A tan solo 25 años luz de la Tierra, Fomalhaut es una de las estrellas más brillantes del cielo nocturno. Ubicada en la constelación de Piscis Austrinus, también conocida como el Pez Austral, es más masiva y brillante que el Sol y está rodeada por varios cinturones de polvo.
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Esta imagen compuesta del Telescopio Espacial Hubble muestra el anillo de escombros y las nubes de polvo cs1 y cs2 alrededor de la estrella Fomalhaut. Fomalhaut está oculta para permitir la observación de sus características más tenues. Su ubicación está marcada por la estrella blanca. Imagen: NASA, ESA, Paul Kalas (UC Berkeley); Procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI) |
En 2008, los científicos utilizaron el Hubble para descubrir un posible planeta alrededor de Fomalhaut, convirtiéndolo en el primer sistema estelar con un posible planeta hallado mediante luz visible. Ese objeto, llamado Fomalhaut b, ahora parece ser una nube de polvo que se hace pasar por un planeta, resultado de la colisión de planetesimales. Durante la búsqueda de Fomalhaut b en observaciones recientes del Hubble, los científicos se sorprendieron al encontrar un segundo punto de luz en una ubicación similar alrededor de la estrella. A este objeto lo denominan "fuente circunestelar 2" o "cs2", mientras que el primer objeto ahora se conoce como "cs1".
Abordando los misterios de las colisiones de planetesimales
Por qué los astrónomos observan estas dos nubes de escombros tan cerca una de la otra es un misterio. Si las colisiones entre asteroides y planetesimales fueran aleatorias, cs1 y cs2 deberían aparecer por casualidad en lugares no relacionados. Sin embargo, su ubicación es curiosamente cercana a lo largo de la porción interna del disco de escombros exterior de Fomalhaut.
Otro misterio es por qué los científicos han presenciado estos dos eventos en tan poco tiempo. «La teoría anterior sugería que debería haber una colisión cada 100.000 años, o más. Aquí, en 20 años, hemos visto dos», explicó Kalas. «Si tuvieras una película de los últimos 3.000 años, acelerada para que cada año fuera una fracción de segundo, imagina cuántos destellos verías durante ese tiempo. El sistema planetario de Fomalhaut brillaría con estas colisiones».
Las colisiones son fundamentales para la evolución de los sistemas planetarios, pero son raras y difíciles de estudiar.
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Esta concepción artística muestra la secuencia de eventos que condujeron a la creación de la nube de polvo cs2 alrededor de la estrella Fomalhaut. En el Panel 1, la estrella Fomalhaut aparece en la esquina superior izquierda. Dos puntos blancos, ubicados en la esquina inferior derecha, representan los dos objetos masivos que orbitan alrededor de Fomalhaut. En el Panel 2, los objetos se aproximan. El Panel 3 muestra la violenta colisión de estos dos objetos. En el Panel 4, la nube de polvo cs2 resultante se hace visible y la luz estelar empuja los granos de polvo lejos de la estrella. Obra de arte: NASA, ESA, STScI, Ralf Crawford (STScI) |
“Lo emocionante de esta observación es que permite a los investigadores estimar tanto el tamaño de los cuerpos en colisión como su número en el disco, información casi imposible de obtener por otros medios”, afirmó el coautor Mark Wyatt, de la Universidad de Cambridge (Inglaterra). “Nuestras estimaciones sitúan los planetesimales destruidos para crear cs1 y cs2 en tan solo 60 kilómetros de diámetro, e inferimos que hay 300 millones de objetos de este tipo orbitando el sistema de Fomalhaut”.
“El sistema es un laboratorio natural para investigar cómo se comportan los planetesimales cuando sufren colisiones, lo que a su vez nos dice de qué están hechos y cómo se formaron”, explicó Wyatt.
Cuento con moraleja
La naturaleza transitoria de Fomalhaut cs1 y cs2 plantea desafíos para futuras misiones espaciales destinadas a obtener imágenes directas de exoplanetas. Dichos telescopios podrían confundir nubes de polvo como cs1 y cs2 con planetas reales.
“Fomalhaut cs2 se ve exactamente como un planeta extrasolar que refleja la luz estelar”, dijo Kalas. “Lo que aprendimos al estudiar cs1 es que una gran nube de polvo puede camuflarse como un planeta durante muchos años. Esta es una advertencia para futuras misiones que busquen detectar planetas extrasolares en luz reflejada”.
Mirando hacia el futuro
Kalas y su equipo han recibido tiempo del Hubble para monitorear cs2 durante los próximos tres años. Quieren observar su evolución: ¿se desvanece o se vuelve más brillante? Al estar más cerca del cinturón de polvo que cs1, es más probable que la nube de cs2 en expansión comience a encontrarse con otros materiales en el cinturón. Esto podría provocar una avalancha repentina de más polvo en el sistema, lo que podría aumentar el brillo de toda el área circundante.
Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA; Productor principal: Paul Morris
"Estaremos rastreando cs2 para detectar cualquier cambio en su forma, brillo y órbita a lo largo del tiempo", dijo Kalas. "Es posible que cs2 comience a adquirir una forma más ovalada o cometaria a medida que los granos de polvo son empujados hacia afuera por la presión de la luz estelar".
El equipo también utilizará el instrumento NIRCam (Cámara de Infrarrojos Cercanos) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA para observar cs2. El NIRCam del Webb puede proporcionar información de color que revela el tamaño de los granos de polvo de la nube y su composición. Incluso puede determinar si la nube contiene hielo de agua.
El Hubble y el Webb son los únicos observatorios capaces de obtener este tipo de imágenes. Mientras que el Hubble observa principalmente en longitudes de onda visibles, el Webb pudo observar cs2 en el infrarrojo. Estas longitudes de onda diferentes y complementarias son necesarias para proporcionar una amplia investigación multiespectral y una imagen más completa del misterioso sistema Fomalhaut y su rápida evolución.
Esta investigación aparece en la edición del 18 de diciembre de Science .
