Astrónomos han detectado una curiosa nube de polvo a 330 años luz de distancia

Los astrónomos han detectado una nube de polvo del tamaño de una estrella entera, a 330 años luz de distancia. ¿Su causa? Un choque colosal entre dos exoplanetas en formación.

Sabemos esto porque los astrónomos han analizado el resplandor infrarrojo de dicha nube de polvo, así como los cambios en la luz de la estrella anfitriona, borrada periódicamente por los escombros que la orbitan. Con estos datos, ahora sabemos el tamaño de los objetos involucrados y otros detalles clave sobre la colisión.

Esto podría dar una idea de la formación de nuestro propio sistema solar, y tal vez incluso iluminar estrellas con patrones de atenuación particulares, como KIC 8462852 o la estrella de Boyajian, brindando más información sobre la rapidez con que se dispersan estas nubes de escombros.

“Por primera vez,” dijo el astrónomo Everett Schlawin del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, “capturamos tanto el resplandor infrarrojo del polvo como la borrosidad que introduce el polvo cuando la nube pasa frente a la estrella”.

La estrella en cuestión es un pequeño bebé, de sólo 10 millones de años, llamado HD 166191. Debido a que se formó tan recientemente, todavía está rodeado por un poco de material sobrante del proceso de formación.

Las estrellas se forman a partir de un nudo denso en una nube de gas que colapsa bajo su propia masa; a medida que gira, la estrella crece acumulando más material de la nube que la rodea, ya que esta última se organiza en un disco que alimenta a la estrella, como el agua que fluye por una alcantarilla.

Una vez que la estrella ha terminado de formarse, lo que quede en el disco puede pasar a formar las otras partes de un sistema planetario. Grupos de material se pegan, primero atraídos electrostáticamente y luego gravitacionalmente.

Como puede imaginar, este es un proceso desordenado, con muchas colisiones. Eventualmente, suficiente material se une para formar, primero un planeta semilla, o planetesimal, y finalmente un planeta.

Las colisiones entre cuerpos pueden guiar el proceso. Se cree que nuestra Luna se formó cuando otro cuerpo planetario se estrelló contra la Tierra durante la juventud del sistema solar, por ejemplo. Pero no es seguro que cada colisión deje sobrevivientes.

Dirigido por la astrónoma del Observatorio Steward, Kate Su, un equipo de investigadores utilizó el Telescopio Espacial Spitzer, ahora retirado, para realizar observaciones infrarrojas de HD 166191. Estas longitudes de onda pueden penetrar nubes de polvo para ver qué procesos tienen lugar en entornos muy cubiertos. Además, la luz de las estrellas absorbida y reemitida por el polvo brilla intensamente en el infrarrojo.

Entre 2015 y 2019, los investigadores recopilaron 126 conjuntos de datos sobre la estrella, buscando específicamente nubes de polvo en órbita que pudieran ser el resultado de una colisión planetesimal.

En 2018, apareció la señal que estaban buscando: brillo infrarrojo, lo que sugiere un aumento de polvo y oscurecimiento, lo que sugiere que la luz de las estrellas estaba bloqueada. El mismo evento de atenuación fue capturado por un telescopio terrestre en longitudes de onda ópticas, y una atenuación similar 142 días antes, durante una pausa en las observaciones de Spitzer.

Los datos de tránsito en múltiples longitudes de onda lo confirmaron: la señal fue generada por las entrañas de dos planetesimales chocando entre sí y escupiendo polvo por todas partes. La observación anterior del telescopio terrestre sugirió un período orbital de 142 días, lo que le da a la estrella una distancia orbital de 0,62 unidades astronómicas. Esta es la distancia a la que se espera que se formen los planetas rocosos.

Tener datos de múltiples tránsitos también permitió al equipo observar la evolución de la nube. Cambió rápidamente del primer al segundo tránsito, hinchándose, haciéndose más ancha y más opaca y alargada, cubriendo un área por lo menos tres veces mayor que la de la estrella.

Pero los datos de Spitzer sugieren que solo una pequeña porción de la nube pasó entre nosotros y la estrella. Esto sugiere que la nube real era mucho, mucho más grande, posiblemente cientos de veces más grande que la estrella.

Para producir tanto polvo, el equipo calculó que la colisión debe haber sido entre dos cuerpos del tamaño de un planeta enano, de unos 400 a 600 kilómetros (alrededor de 250 a 470 millas) de diámetro. La colisión inicial habría generado tanto calor que parte del material se evaporó; el resto habría volado en fragmentos que continuaron rebotando y chocando entre sí, así como con otras rocas cercanas, para crear aún más polvo.

Cuando iba a tener lugar el tercer tránsito, quedaban muy pocos rastros de la nube original. Sin embargo, el entorno alrededor de la estrella se había vuelto dos veces más polvoriento que antes de la colisión. Esto sugiere que los escombros de la colisión se dispersaron con bastante rapidez por todo el disco protoplanetario alrededor de la estrella.

Esto no solo sugiere que las nubes de polvo agrupadas pueden no ser una buena manera de explicar las estrellas que se oscurecen particularmente, sino que también pueden ayudar a dilucidar los procesos que intervienen en la formación de un sistema planetario completo, incluido el nuestro.

“Al observar los discos de escombros polvorientos alrededor de las estrellas jóvenes, esencialmente podemos mirar hacia atrás en el tiempo y ver los procesos que pueden haber dado forma a nuestro propio sistema solar”. su dijo.

“Al conocer el resultado de las colisiones en estos sistemas, también podemos tener una mejor idea de la frecuencia con la que se forman planetas rocosos alrededor de otras estrellas”.

El equipo continuará monitoreando HD 166191 para ver si pueden detectar otros cambios fascinantes dentro de su envoltura polvorienta.

La investigación ha sido publicada en El diario astrofísico.