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ALMA observa primera línea nieve- agua en disco protoplanetario gracias a erupción estelar

En conferencia de prensa, el Director del Núcleo de Astronomía UDP, Lucas Cieza, dio a conocer los detalles de su investigación publicada en la Revista Nature.

Nuevas observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) permitieron generar la primera imagen de una línea de nieve compuesta de agua dentro de un disco protoplanetario. Se trata de la línea donde la temperatura del disco que rodea una joven estrella cae lo suficientemente como para que el agua allí presente se congele. En este caso, un aumento drástico en la luminosidad de la joven estrella V883 Orionis produjo un recalentamiento de la zona interna del disco y, de esa forma, alejó la línea de nieve a una distancia mucho mayor de lo normal para una protoestrella, permitiendo observarla por primera vez. Los resultados de este estudio se publicarán en la revista Nature el 14 de julio de 2016.

Representación artística de la línea de nieve alrededor de la joven estrella V883 Orionis según las observaciones de ALMA. Créditos: A. Angelich (NRAO/UAI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).Representación artística de la línea de nieve alrededor de la joven estrella V883 Orionis según las observaciones de ALMA. Créditos: A. Angelich (NRAO/UAI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Las estrellas jóvenes suelen estar rodeadas de densos discos giratorios de polvo y gas conocidos como discos protoplanetarios, donde se forman planetas. Las líneas de nieve son zonas donde la temperatura de estos discos alcanzan el punto de sublimación para la mayoría de las moléculas volátiles. En las zonas internas de los discos, dentro de los límites de las líneas nieve-agua, el agua se evapora, mientras que fuera de esta zona el agua se congela y forma nieve. La importancia de estas líneas radica en que determinan la arquitectura básica de los sistemas planetarios como el nuestro [1] y, en los sistemas de tipo solar, suelen encontrarse a unas 3 ua de la estrella central [2].

Sin embargo, las recientes observaciones realizadas con ALMA muestran que la línea de nieve de V883 Orionis se encuentra a más de 40 ua de la estrella central (distancia equivalente a la órbita de Neptuno en nuestro sistema), lo cual facilita mucho su observación [3]. Esta estrella es apenas un 30 % más masiva que el Sol, pero tiene un brillo 400 veces más intenso y experimenta actualmente lo que se conoce como erupción FU Ori, un incremento repentino de la temperatura y de la luminosidad debido al traspaso de grandes cantidades de material desde el disco a la estrella [4]. Este fenómeno explica el desplazamiento de la línea nieve-agua, luego de que la luz de la erupción estelar calentara el disco.

Lucas Cieza, autor principal del artículo, explica: “Las observaciones de ALMA fueron una sorpresa para nosotros. El objetivo de nuestras observaciones era buscar fenómenos de fragmentación de discos que condujeron a la formación de planetas. Pero no hubo nada de eso. En cambio, vimos algo que parecía un anillo a una distancia de 40 ua. Esto ilustra a la perfección la capacidad revolucionaria de ALMA, que proporciona resultados extraordinarios aun cuando no son los que se esperan”.

Lucas Cieza, Director del Núcleo de Astronomía UDP.

Lucas Cieza, Director del Núcleo de Astronomía UDP.

El hecho de que estas erupciones puedan ampliar las líneas de nieve a unas 10 veces su radio normal es muy importante para el desarrollo de buenos modelos de formación planetaria. Si se considera que estas erupciones parecen ser una etapa de la evolución de la mayoría de los sistemas planetarios, ésta puede ser la primera vez que se observa un fenómeno muy común, en cuyo caso las observaciones de ALMA habrán contribuido considerablemente para comprender mejor cómo se forman y evolucionan los planetas en todo el Universo.

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Imagen del disco protoplanetario alrededor de la joven estrella V883 Orionis obtenida por ALMA con una configuración de línea de base larga. Esta estrella se encuentra en proceso de erupción, lo cual ha alejado la línea de nieve de la estrella y ha permitido su detección por primera vez. El oscuro anillo presente en medio del disco es la línea de nieve, la zona a partir de la cual la temperatura y la presión caen lo suficientemente como para que se forme hielo. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza.

Más información en el siguiente artículo extendido:

Fuego y Hielo: ALMA nos muestra por primera vez la línea de nieve de agua en torno a una joven estrella en erupción