Vea También
 |
| La joven estrella GM Aur devorando partículas de gas y polvo de un disco protoplanetario, que está representado por el material verde que rodea a la estrella brillante. Crédito: M. M. Romanova |
La conocida estrella que se encuentra en el centro de nuestro sistema solar ha tenido miles de millones de años para madurar y, en última instancia, proporcionarnos energía vital aquí en la Tierra. Pero hace mucho tiempo, nuestro sol era sólo una estrella bebé en crecimiento. ¿Qué aspecto tenía el Sol cuando era tan joven? Este ha sido durante mucho tiempo un misterio que, si se resuelve, podría enseñarnos sobre la formación de nuestro sistema solar -llamado así porque sol es la palabra latina para sol- y otros sistemas estelares formados por planetas y objetos cósmicos que orbitan alrededor de las estrellas.
"Hemos detectado miles de planetas en otros sistemas estelares de nuestra galaxia, pero ¿de dónde vienen todos estos planetas? ¿De dónde vino la Tierra? Eso es lo que realmente me motiva", dice Catherine Espaillat, autora principal del trabajo y profesora asociada de astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Boston.
Un nuevo trabajo de investigación publicado en Nature por Espaillat y sus colaboradores proporciona finalmente nuevas pistas sobre las fuerzas que estaban en juego cuando nuestro sol estaba en su infancia, detectando, por primera vez, un punto de forma única en una estrella bebé que revela nueva información sobre cómo crecen las estrellas jóvenes.
Espaillat explica que, cuando una estrella joven se está formando, se come el polvo y las partículas de gas que se arremolinan a su alrededor en lo que se denomina disco protoplanetario. Las partículas se introducen en la superficie de la estrella en un proceso llamado acreción.
"Este es el mismo proceso por el que pasó el Sol", afirma Espaillat.
Los discos protoplanetarios se encuentran dentro de nubes moleculares magnetizadas, que en todo el universo son conocidas por los astrónomos como caldo de cultivo para la formación de nuevas estrellas. Se ha teorizado que los discos protoplanetarios y las estrellas están conectados por un campo magnético, y las partículas siguen el campo hacia la estrella. A medida que las partículas chocan con la superficie de la estrella en crecimiento, se forman puntos calientes -que son extremadamente calientes y densos- en los puntos focales del proceso de acreción.
Al observar una estrella joven situada a unos 450 millones de años luz de la Tierra, las observaciones de Espaillat y su equipo confirman, por primera vez, la precisión de los modelos de acreción desarrollados por los astrónomos para predecir la formación de puntos calientes. Estos modelos informáticos se basaban hasta ahora en algoritmos que calculaban cómo la estructura de los campos magnéticos dirigía las partículas de los discos protoplanetarios para que chocaran contra puntos específicos de la superficie de las estrellas en crecimiento. Ahora, los datos observables respaldan esos cálculos.
El equipo de la Universidad de Boston, que incluye al estudiante de posgrado John Wendeborn y al investigador posdoctoral Thanawuth Thanathibodee, estudió de cerca una joven estrella llamada GM Aur, situada en la nube molecular Taurus-Auriga de la Vía Láctea. Actualmente es imposible fotografiar la superficie de una estrella tan lejana, dice Espaillat, pero es posible obtener otro tipo de imágenes dado que las diferentes partes de la superficie de una estrella emiten luz en diferentes longitudes de onda. El equipo pasó un mes tomando instantáneas diarias de las longitudes de onda de la luz que emite la superficie de GM Aur, recopilando conjuntos de datos de rayos X, ultravioleta (UV), infrarrojo y luz visual. Para observar GM Aur, se apoyaron en los "ojos" del telescopio espacial Hubble de la NASA, el satélite de exploración de exoplanetas en tránsito (TESS), el observatorio Swift y la red global de telescopios del Observatorio Las Cumbres.
Esta estrella en particular, GM Aur, realiza una rotación completa en aproximadamente una semana, y en ese tiempo se espera que los niveles de brillo alcancen un pico y disminuyan a medida que el punto caliente más brillante se aleja de la Tierra y luego vuelve a girar para enfrentarse a nuestro planeta. Pero cuando el equipo alineó por primera vez sus datos uno al lado del otro, se quedaron perplejos por lo que vieron.
"Vimos que había un desfase [en los datos] de un día", dice Espaillat. En lugar de que todas las longitudes de onda alcanzaran su máximo al mismo tiempo, la luz ultravioleta estaba en su punto más brillante aproximadamente un día antes de que todas las demás longitudes de onda alcanzaran su máximo. Al principio, pensaron que podían haber recogido datos inexactos.
"Repasamos los datos muchas veces, comprobamos dos veces la cronología y nos dimos cuenta de que no se trataba de un error", dice. Descubrieron que el punto caliente en sí no es totalmente uniforme, y que tiene una zona dentro de él que es aún más caliente que el resto.
"El punto caliente no es un círculo perfecto... es más bien un arco con una parte más caliente y densa que el resto", dice Espaillat. Esta forma única explica el desajuste en los datos de las longitudes de onda de la luz. Se trata de un fenómeno en un punto caliente nunca antes detectado.
"Este [estudio] nos enseña que los puntos calientes son huellas en la superficie estelar creadas por el campo magnético", dice Espaillat. En un tiempo, el Sol también tenía puntos calientes -diferentes de las manchas solares, que son zonas de nuestro Sol más frías que el resto de su superficie- concentrados en las zonas en las que devoraba partículas de un disco protoplanetario de gas y polvo que lo rodeaba.
Con el tiempo, los discos protoplanetarios se desvanecen, dejando atrás estrellas, planetas y otros objetos cósmicos que conforman un sistema estelar, afirma Espaillat. Todavía hay pruebas del disco protoplanetario que alimentó nuestro sistema solar, dice, que se encuentran en la existencia de nuestro cinturón de asteroides y todos los planetas. Espaillat afirma que el estudio de las estrellas jóvenes que comparten propiedades similares a las de nuestro sol es clave para entender el nacimiento de nuestro propio planeta.
Fuentes, créditos y referencias:
C. C. Espaillat et al, Measuring the density structure of an accretion hot spot, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03751-5