Imagen compuesta del sistema estelar de Fomalhaut. Los datos de ALMA, se muestra en naranja, revele el distante y excéntrico disco de escombros con un detalle nunca antes visto. El punto central es la emisión no resuelta de la estrella, que es aproximadamente el doble de la masa de nuestro sol. Los datos ópticos del telescopio espacial Hubble están en azul; la región oscura es una máscara coronagráfica, que filtró la luz por lo demás abrumadora de la estrella central. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. MacGregor; NASA / ESA Hubble, P. Kalas; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)
Un equipo internacional de astrónomos que utiliza el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) ha realizado la primera imagen completa en longitud de onda milimétrica del anillo de escombros polvorientos que rodea a la joven estrella Fomalhaut. Esta banda notablemente bien definida de escombros y gas es probablemente el resultado de exocometas chocando cerca de los bordes exteriores de un sistema planetario a 25 años luz de la Tierra.
Las observaciones anteriores de ALMA de Fomalhaut, tomadas en 2012 cuando el telescopio aún estaba en construcción, revelaron solo aproximadamente la mitad del disco de escombros. Aunque esta primera imagen fue simplemente una prueba de las capacidades iniciales de ALMA, no obstante, proporcionó pistas tentadoras sobre la naturaleza y el posible origen del disco.
Las nuevas observaciones de ALMA ofrecen una vista asombrosamente completa de esta brillante banda de escombros y también sugieren que existen similitudes químicas entre su contenido helado y los cometas de nuestro propio sistema solar.
"ALMA nos ha dado esta imagen asombrosamente clara de un disco de escombros completamente formado, "dijo Meredith MacGregor, astrónomo del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en Cambridge, Masa., y autor principal de uno de los dos artículos aceptados para su publicación en el Diario astrofísico describiendo estas observaciones. "Finalmente podemos ver la forma bien definida del disco, lo que puede decirnos mucho sobre el sistema planetario subyacente responsable de su apariencia altamente distintiva ".
Fomalhaut es un sistema estelar relativamente cercano y uno de los 20 en los que se han fotografiado planetas directamente. Todo el sistema tiene aproximadamente 440 millones de años, o alrededor de una décima parte de la edad de nuestro sistema solar.
Como se revela en la nueva imagen de ALMA, una banda brillante de polvo helado de unos 2 mil millones de kilómetros de ancho se ha formado aproximadamente a 20 mil millones de kilómetros de la estrella.
Imagen de ALMA del disco de escombros en el sistema estelar de Fomalhaut. El anillo está a aproximadamente 20 mil millones de kilómetros de la estrella central y a unos 2 mil millones de kilómetros de ancho. El punto central es la emisión no resuelta de la estrella, que es aproximadamente el doble de la masa de nuestro sol. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); M. MacGregor
Los discos de escombros son características comunes alrededor de las estrellas jóvenes y representan un período muy dinámico y caótico en la historia de un sistema solar. Los astrónomos creen que están formados por las colisiones en curso de cometas y otros planetesimales en los confines de un sistema planetario recién formado. Los restos de estas colisiones absorben la luz de su estrella central y vuelven a irradiar esa energía como un tenue resplandor de longitud de onda milimétrica que se puede estudiar con ALMA.
Utilizando los nuevos datos de ALMA y el modelado informático detallado, los investigadores pudieron calcular la ubicación precisa, ancho, y geometría del disco. Estos parámetros confirman que es probable que un anillo tan estrecho se produzca a través de la influencia gravitacional de los planetas en el sistema, señaló MacGregor.
Las nuevas observaciones de ALMA también son las primeras en mostrar definitivamente "resplandor del apocentro, "un fenómeno predicho en un artículo de 2016 por Margaret Pan, científico del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, quien también es coautor de los nuevos artículos de ALMA. Como todos los objetos con órbitas alargadas, el material polvoriento del disco de Fomalhaut viaja más lentamente cuando está más lejos de la estrella. A medida que el polvo se ralentiza se amontona, formando concentraciones más densas en las porciones más distantes del disco. ALMA puede ver estas regiones densas como una emisión de longitud de onda milimétrica más brillante.
Usando el mismo conjunto de datos de ALMA, pero centrándose en distintas señales de longitud de onda milimétrica emitidas naturalmente por moléculas en el espacio, los investigadores también detectaron grandes reservas de gas monóxido de carbono precisamente en el mismo lugar que el disco de escombros.
“Estos datos nos permitieron determinar que la abundancia relativa de monóxido de carbono más dióxido de carbono alrededor de Fomalhaut es aproximadamente la misma que se encuentra en los cometas de nuestro propio sistema solar, "dijo Luca Matrà de la Universidad de Cambridge, REINO UNIDO, y autor principal del segundo artículo del equipo. "Este parentesco químico puede indicar una similitud en las condiciones de formación de cometas entre los confines de este sistema planetario y el nuestro". Matrà y sus colegas creen que este gas se libera de colisiones continuas de cometas o es el resultado de una sola, gran impacto entre supercometas cientos de veces más masivo que Hale-Bopp.
La presencia de este disco de escombros bien definido alrededor de Fomalhaut, junto con su química curiosamente familiar, puede indicar que este sistema está experimentando su propia versión del Bombardeo Pesado Tardío, un período hace aproximadamente 4 mil millones de años cuando la Tierra y otros planetas fueron golpeados rutinariamente por enjambres de asteroides y cometas que quedaron de la formación de nuestro sistema solar.
"Hace veinte años, los mejores telescopios de longitud de onda milimétrica dieron los primeros mapas borrosos de los granos de arena que orbitaban Fomalhaut. Ahora, con las capacidades completas de ALMA, se han creado imágenes de todo el anillo de material, "concluyó Paul Kalas, astrónomo de la Universidad de California en Berkeley e investigador principal de estas observaciones. "Algún día esperamos detectar los planetas que influyen en las órbitas de estos granos".
