Desaparece repentinamente el disco de polvo caliente que rodeaba a una estrella

Un equipo de astrónomos ha constatado la sorprendente y rápida desaparición de un disco de polvo caliente que rodeaba a una joven estrella, la TYC 8241 2652 1, situada a 450 años luz de la Tierra, similar al Sol, y visible en la llamada constelación de Centauro.

En un artículo publicado al respecto en la revista Nature los científicos explican que la desaparición de dicho disco (que han comparado con una teórica desaparición repentina de los anillos de Saturno) podría significar que los planetas se forman mucho más rápido de lo que se pensaba, y también que el número de planetas orbitando alrededor de estrellas podría ser mucho mayor de lo hasta ahora estimado.

Como un truco clásico de magia

En 2010, los astrónomos -de la Universidad de Georgia (UGA), de la Universidad de California en San Diego, de la Universidad de California en Los Ángeles, de la California State Polytechnic University y de la Australian National University- hicieron un descubrimiento curioso, muy sorprendente: en tan solo tres años, la nube de polvo que rodeaba a la estrella TYC 8241 2652 1 simplemente había desaparecido.

“La escala de tiempo más comúnmente aceptada para la eliminación de una cantidad de polvo similar es de cientos de miles de años, a veces millones de años”, afirma uno de los autores del estudio, Inseok Song, profesor de física y de astronomía de la UGA.

“El proceso registrado ha sido mucho más rápido de lo jamás observado ni predicho. Y nos indica que aún tenemos mucho que aprender sobre la formación de planetas”, añade Song en un comunicado de la UGA.

Carl Melis, director de la investigación y astrónomo de la UC San Diego, señala que la desaparición del disco estelar ha sido “como un truco de magia clásico: ahora lo ves y ahora no lo ves. Solo que en este caso hablamos de la desaparición de una cantidad de polvo suficiente como para llenar el interior de un sistema solar”.

Desaparición en solo tres años

Los científicos descubrieron por vez primera la estrella analizada a partir de los datos registrados por IRAS (Infrared Astronomical Satellite), un observatorio espacial que en 1983 realizó un escaneo del 96% del cielo a longitudes de onda situadas en el infrarrojo.

La estrella, bautizada como TYC 8241 2652 1, estaba rodeada entonces por una nube de polvo que fue identificada a partir de sus radiaciones distintivas de energía infrarroja. Como una sartén que absorbe calor y después lo irradia, el disco de polvo analizado absorbía energía de dicha estrella, a la que rodeaba, y después la irradiaba en el rango infrarrojo.

En 2008, los astrónomos volvieron a observar la estrella TYC 8241 2652 1, en este caso con un captador de imágenes en el infrarrojo medio (rango del espectro electromagnético que abarca entre cinco y 25-40 micras) situado en el Observatorio Gemini de Chile. En 2009, volvieron a observar la estrella con la misma herramienta.

La sorpresa fue la siguiente: en 2008, los patrones de emisión infrarroja del disco fueron similares a los registrados en las mediciones de 1983. Sin embargo, en 2009, las cosas habían cambiado: las emisiones infrarrojas del disco se habían reducido entonces casi dos tercios, con respecto al año anterior.

En 2010, los científicos realizaron nuevas observaciones de la TYC 8241 2652 1, en este caso con WISE, un explorador del infrarrojo espacial de la NASA. Descubrieron entonces que el disco de polvo había desaparecido casi completamente.

El hallazgo fue entonces confirmado con otras mediciones realizadas con dos telescopios adicionales, el japonés AKARI y el PACS de la ESA. Los resultados obtenidos fueron los mismos.

Formación rápida de planetas

Los investigadores han explorado diversas explicaciones para la desaparición de una cantidad tan enorme de polvo a esa velocidad. Y cada una de ellas desafía las ideas convencionales sobre la formación planetaria, dado que se cree que el polvo caliente del disco de la TYC 8241 2652 1 es la misma materia prima que forma los planetas.

La teoría más generalizada sobre la formación de planetas señala que, tras la creación de una estrella, las partículas diminutas de polvo que se desprenden de este proceso se agrupan, en primer lugar gracias a interacciones electrostáticas débiles, y más tarde merced a las fuerzas gravitacionales.

Con el tiempo, las partículas de polvo acumuladas crecen hasta convertirse en formaciones del tamaño de una piedra y, posteriormente, hasta alcanzar el tamaño de un coche o de una casa. En última instancia, las acumulaciones de polvo acaban convirtiéndose en planetas.
La escala de tiempo en la que se da esta acumulación se ha teorizado y modelado matemáticamente.

Según Song, comúnmente se cree que estos procesos suponen cientos de miles de años, un periodo de tiempo que es un abrir y cerrar de ojos a escala astronómica, aunque no lo sea para nuestra escala de temporalidad terrestre.

"Si nuestras observaciones se corresponden con procesos descontrolados de crecimiento de estas agrupaciones, podrían sugerir que la formación de planetas es muy rápida y muy eficiente", afirma Song.

"Estos hallazgos implican que, si las condiciones son favorables en torno a una estrella, la formación de planetas podría ser casi instantánea, desde una perspectiva astronómica", añade el experto.

La teoría de la nube pasajera

Otra posible explicación para la desaparición repentina del disco de polvo de la TYC 8241 2652 1 sería que este hubiera resultado expulsado de la órbita de su estrella.

Song explica que las partículas de polvo de dicho disco son tan pequeñas –un centenar de veces menores que un grano de arena- que pudiera ser que el flujo constante de fotones (partículas portadoras de radiación electromagnética) emanado por la estrella las hubiera hecho chocar unas con otras, hasta expulsarlas de la órbita estelar.

A menudo los astrónomos toman como referencia las nubes de polvo cercanas a las estrellas para calcular, de manera indirecta, la presencia de planetas indetectables cercanos.

Esto se hace porque se considera que se pueden formar grandes nubes de polvo cuando planetas que orbitan alrededor de una estrella chocan unos con otros.

Sin embargo, si las nubes de polvo fueran solo pasajeras, como se ha visto en este caso, eso significaría que habría muchas más estrellas de lo que se pensaba que podrían alojar planetas en sus órbitas.

“A menudo se calcula el porcentaje de estrellas que tienen una gran cantidad de polvo alrededor para obtener una estimación razonable del porcentaje de estrellas con sistemas planetarios, pero si el modelo de polvo pasajero fuera correcto, estos cálculos ya no serían válidos: muchas estrellas con ningún polvo circundante podrían contar con sistemas planetarios maduros que, simplemente, son indetectables”, explica Song.

Próximos pasos

Song señala que, a partir de ahora, él y sus colaboradores compararán las mediciones del cielo realizadas en 1983 con los datos de telescopios modernos, para buscar de manera sistemática otras estrellas que hayan perdido –o recuperado- sus nubes de polvo.

El objetivo será comprender la frecuencia con que ocurren procesos de este tipo tan veloces, para avanzar en la comprensión de cómo se forman los planetas.