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ASTRONOMÍA. Nuevas e impresionantes imágenes de cinturones de exocometas ocultos alrededor de 74 estrellas cercanas

astronomía, exocometas

 

Los científicos han obtenido imágenes de cinturones de exocometas alrededor de 74 estrellas, revelando diminutos guijarros que arrojan luz sobre la formación planetaria. El estudio muestra que las estructuras de los cinturones varían ampliamente, lo que sugiere la existencia de planetas ocultos que influyen en su formación. Fuente: Prof. Luca Matra, Trinity College Dublin.

Los astrofísicos han logrado un gran avance al capturar imágenes de cinturones de exocometas alrededor de 74 estrellas cercanas.

22 enero 2025.- Utilizando los telescopios ALMA y SMA, identificaron partículas de tamaño milimétrico en estos cinturones, lo que ofrece información sin precedentes sobre su estructura y evolución. Los hallazgos sugieren que los exocometas y sus cinturones desempeñan un papel crucial en la formación de sistemas planetarios y brindan pistas sobre planetas ocultos.

Primera imagen obtenida hasta el momento de cinturones de exocometas

Astrofísicos del Trinity College de Dublín han captado por primera vez imágenes de un gran número de cinturones de exocometas alrededor de estrellas cercanas, junto con las pequeñas partículas que se encuentran en su interior. Estas imágenes de alta resolución revelan la luz emitida por partículas de tamaño milimétrico que orbitan alrededor de 74 estrellas cercanas. Las estrellas del estudio representan una amplia gama de edades, desde sistemas jóvenes que aún se están formando hasta sistemas más maduros similares a nuestro Sistema Solar.

El estudio, conocido como REASONS (REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars), supone un gran avance en la comprensión de los cinturones de exocometas. Las imágenes y el análisis detallados proporcionan información crucial sobre la ubicación de estos guijarros (y los exocometas que forman), y revelan que normalmente orbitan alrededor de sus estrellas anfitrionas a distancias que van desde decenas hasta cientos de unidades astronómicas (UA), donde una UA es la distancia entre la Tierra y el Sol.


30 de los cinturones de exocometas, como se muestran en este estudio, que muestra la variación extrema en dichos cinturones. Fuente: Prof. Luca Matra, Trinity College Dublin.

Los depósitos de hielo y su papel en los sistemas planetarios

En estas regiones hace tanto frío (entre -250 y -150 grados Celsius ) que la mayoría de los compuestos, incluida el agua, están congelados en forma de hielo en estos exocometas. Por lo tanto, lo que los astrofísicos están observando es dónde se encuentran los depósitos de hielo de los sistemas planetarios. REASONS es el primer programa que revela la estructura de estos cinturones para una gran muestra de 74 sistemas exoplanetarios.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) es un conjunto de 66 radiotelescopios ubicado en el desierto de Atacama, en el norte de Chile, mientras que el Submillimeter Array (SMA) es un conjunto similar de ocho elementos ubicado en Hawái. Ambos observan la radiación electromagnética en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas. Este estudio utilizó ambos para producir imágenes que han proporcionado más información que nunca sobre las poblaciones de exocometas.


Los 74 cinturones de exocometas tal como se muestran en este estudio. Fuente: Prof. Luca Matra, Trinity College Dublin

Cómo los exocometas moldean sus cinturones circundantes

“Los exocometas son bloques de roca y hielo de al menos 1 km de tamaño que se unen entre sí en estos cinturones para producir los guijarros que observamos aquí con los conjuntos de telescopios ALMA y SMA. Los cinturones exocometarios se encuentran en al menos el 20% de los sistemas planetarios, incluido nuestro propio Sistema Solar”, dijo Luca Matrà, profesor asociado en la Escuela de Física de Trinity y autor principal del artículo de investigación que acaba de publicarse en la revista líder internacional Astronomy and Astrophysics .


El Dr. Sebastián Marino, investigador universitario de la Royal Society en la Universidad de Exeter y coautor de este estudio, añadió: “Las imágenes revelan una notable diversidad en la estructura de los cinturones. Algunos son anillos estrechos, como en la imagen canónica de un 'cinturón' como el cinturón Edgeworth-Kuiper de nuestro Sistema Solar. Pero un mayor número de ellos son anchos y probablemente se los describa mejor como 'discos' en lugar de anillos”.


Algunos sistemas tienen múltiples anillos/discos, algunos de los cuales son excéntricos, lo que proporciona evidencia de que aún existen planetas indetectables y su gravedad afecta la distribución de guijarros en estos sistemas.


Tendencias de toda la población en los cinturones de exocometas

“El poder de un estudio de gran escala como REASONS reside en revelar propiedades y tendencias a nivel de toda la población”, explicó el profesor Matrà.


Por ejemplo, confirmó que la cantidad de guijarros disminuye en los sistemas planetarios más antiguos a medida que los cinturones se quedan sin exocometas más grandes que chocan entre sí, pero mostró por primera vez que esta disminución en los guijarros es más rápida si el cinturón está más cerca de la estrella central. 


También mostró indirectamente, a través del grosor vertical de los cinturones, que es probable que en estos cinturones estén presentes objetos no observables de un tamaño de entre 140 km y el de la Luna.

La investigación futura y el legado de REASONS

El Dr. David Wilner, astrofísico sénior del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian, destacó que los conjuntos de datos como ALMA y SMA utilizados en este trabajo son herramientas extraordinarias que siguen brindándonos nuevos e increíbles conocimientos sobre el universo y su funcionamiento. El sondeo REASONS requirió un gran esfuerzo comunitario y tiene un valor legado increíble, con múltiples vías potenciales para futuras investigaciones.


Por ejemplo, el conjunto de datos REASONS sobre las propiedades de los cinturones y sistemas planetarios permitirá realizar estudios sobre el nacimiento y la evolución de estos cinturones, así como realizar observaciones de seguimiento en todo el rango de longitudes de onda, desde el JWST hasta la próxima generación de telescopios extremadamente grandes y el próximo programa ARKS Large de ALMA, para profundizar aún más en los detalles de estos cinturones.


Fuente: “REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars (REASONS) – A population of 74 resolved planetesimal belts at millimetre wavelengths” by L. Matrà, S. Marino, D. J. Wilner, G. M. Kennedy, M. Booth, A. V. Krivov, J. P. Williams, A. M. Hughes, C. del Burgo, J. Carpenter, C. L. Davies, S. Ertel, Q. Kral, J.-F. Lestrade, J. P. Marshall, J. Milli, K. I. Öberg, N. Pawellek, A. G. Sepulveda, M. C. Wyatt, B. C. Matthews and M. MacGregor, 17 January 2025, Astronomy & AstrophysicsDOI: 10.1051/0004-6361/202451397

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