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viernes, julio 19, 2013

Estrellas en la nieve

El observatorio ALMA obtiene la primera imágen de una "linea de nieve" en un sistema estelar en formación.

Una de las características más destacables de las altas montañas es la presencia permanente en sus cotas superiores de nieve, cumbres de un blanco brillante que termina de forma más o menos abrupta al descender por debajo de cierta cota, donde la temperatura es demasiado alta como para que la humedad del aire precipita en forma de cristales de hielo. Es la frontera entre capas de la atmósfera que se encuentran a temperaturas muy diferentes y que se plasman en el rostro de estos colosos de roca. Un proceso que no solo ocurre en La Tierra o en la superficie de planetas como Marte, sino que tiene su equivalente a escala estelar y se cree que juegan un papel muy importante en el proceso de formación planetaria

Básicamente se puede resumir que en el interior de los discos protoplanetarios que rodean las estrellas más jóvenes, y una vez la temperatura desciende desde sus ardientes orígenes, algunos elementos se enfrían lo suficiente como para pasar a estado sólido, en una serie de anillos concéntricos. El agua (H2O) es la primera en congelarse, lo que da lugar a la primera línea de nieve, seguido del Dióxido de Carbono (CO2), el Metano (CH4), y el Monóxido de Carbono (CO), diferentes tipos de nieve que se depositan sobre los granos de polvo, dándoles una cobertura externa que, como una especie de "pegamento estelar", les ayuda a superar su habitual tendencia a romperse tras una colisión, permitiéndoles, por el contrario, convertirse en piezas fundamentales para la formación de planetas y cometas. La nieve, además, aumenta la cantidad de materia sólida disponible y puede acelerar de forma sorprendente el proceso de formación planetaria.

El observatorio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) nos ofrece ahora la primera imágen directa de un "anillo de nieve", en este caso de Monóxido de Carbono, alrededor de la joven estrella TW Hydrae. Posiblemente estamos ante en la formación un sistema planetario que bien podrían ser los mismos que siguió el Sistema Solar en sus inicios.

Hasta la llegada de ALMA y su extraordinaria sensibilidad observar las líneas de nieve en discos protoplanetarios no había sido posible, ya que  siempre se forman en su plano central del disco, ya que por encima y debajo de esta estrecha región la radiación estelar impide la formación de hielo. La concentración de polvo y gas en el plano central actua como pantalla protectora de manera que el Monóxido de Carbono y otros gases puedan enfriarse y congelarse.

Para superar esta barrera se utilizó un pequeño truco: En lugar de buscar nieve (que no es visible) ALMA buscó una molécula conocida como Diazinio (N2H+), que brilla intensamente en la parte milimétrica del espectro, precisamente aquella en la que es especializa esta gigantesca instalación de los Andes. La clave es que esta molécula se destruye con facilidad en presencia del Monóxido de Carbono en forma gaseosa, por lo que solo aparecería, en cantidades detectables, en regiones en las que este se hubiese transformado en nieve y no pudiese destruirlo.Y esto es precisamente lo que se encontró recientemente en TW Hydrae.

Los astrónomos han podido rastrear la presencia y la distribución del Diazinio y encontrar un límite claro y definido, situado aproximadamente a unas 30 unidades astronómicas de la estrella (30 veces la distancia entre la Tierra y el Sol), proporcionando una imagen negativa de la nieve de monóxido de carbono en el disco que rodea a TW Hydrae, lo cual puede utilizarse para ver con precisión su línea de nieve en el lugar en que las teorías predicen que debería estar, en el borde interior del anillo de diazinio. "Para estas observaciones tan solo utilizamos 26 de las 66 antenas que componen el total de ALMA. En otras observaciones de ALMA ya hay indicios de líneas de nieve alrededor de otras estrellas, y estamos convencidos de que futuras observaciones, con todo el conjunto de antenas, revelarán mucho más y proporcionarán mucha más información reveladora sobre la formación y evolución de los planetas. Espere y verá", concluye Michiel Hogerheijde, del Observatorio de Leiden, en los Países Bajos.

Desvelar estas líneas de nieve estelares es clave para desvelar los primeros pasos que llevan a la formación de nuevos planetas, ya que cada una de ellas (Agua, Dióxido de Carbono, Metano y el Monóxido de Carbono) puede estar relacionada con la formación de diferentes tipos de planetas. Así, alrededor de una estrella parecida a nuestro Sol, en un sistema solar similar, la línea de nieve del agua se correspondería con la distancia que hay entre las órbitas de Marte y Júpiter, y la línea de nieve del Monóxido de Carbono se correspondería con la órbita de Neptuno.

Por otro lado el CO necesario para la formación del Metanol, parte fundamental de las moléculas orgánicas, más complejas y esenciales para la vida, por lo que si los cometas transportasen estas moléculas a planetas en formación similares a la Tierra, entonces esos planetas dispondrían de los ingredientes necesarios para la vida. 

En definitiva esta nieve estelar representa una pieza clave para entender el complejo proceso de formación de nuevos mundos en sus primeras etapas, anteriores a su nacimiento propiamente dicho. Un momento turbulento en ALMA empieza a desvelar.


Esta imagen de ALMA muestra en color verde la región en torno a la estrella TW Hydrae (en el centro) en la que se forma la nieve de monóxido de carbono. El círculo azul representa dónde estaría la órbita de Neptuno si la comparásemos con el tamaño de nuestro Sistema Solar. La transición a hielo de monóxido de carbono podría a su vez marcar los límites interiores de la región en la que podrían formarse cuerpos helados más pequeños, como cometas o planetas enanos como Plutón y Eris.
 
ALMA, un gigantesco observatorio formado por 66 antenas individuales bajo los claros cielos de Atacama.

Montañas nevadas y terrenos llenos de verdor. Algo parecido a lo que ahora encontramos en sistemas planetarios en formación. 

Nieve en un sistema solar muy joven

1 comentario:

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