Durante casi un siglo, Los astrónomos se han preguntado por la curiosa variabilidad de las estrellas jóvenes que residen en la constelación Tauro-Auriga, a unos 450 años luz de la Tierra. Una estrella en particular ha llamado la atención de los astrónomos. Cada pocas décadas, la luz de la estrella se ha desvanecido brevemente antes de volver a brillar.

En años recientes, los astrónomos han observado que la estrella se oscurece con más frecuencia, y por periodos más largos, planteando la pregunta:¿Qué está oscureciendo repetidamente la estrella? La respuesta, los astrónomos creen, podría arrojar luz sobre algunos de los procesos caóticos que tienen lugar al principio del desarrollo de una estrella.

Ahora, físicos del MIT y otros lugares han observado la estrella, llamado RW Aur A, utilizando el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA. Encontraron evidencia de lo que pudo haber causado su evento de atenuación más reciente:una colisión de dos cuerpos planetarios infantiles, que produjo como consecuencia una densa nube de gas y polvo. Cuando estos restos planetarios cayeron en la estrella, generó un velo espeso, oscureciendo temporalmente la luz de la estrella.

"Las simulaciones por computadora han predicho durante mucho tiempo que los planetas pueden caer en una estrella joven, pero nunca antes habíamos observado eso, "dice Hans Moritz Guenther, un científico investigador en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, quien dirigió el estudio. "Si nuestra interpretación de los datos es correcta, esta sería la primera vez que observamos directamente a una estrella joven devorando un planeta o planetas ".

Los eventos de atenuación anteriores de la estrella pueden haber sido causados ​​por aplastamientos similares, de dos cuerpos planetarios o grandes restos de colisiones pasadas que se encontraron de frente y se separaron nuevamente.

"Es especulación, pero si tienes una colisión de dos piezas, es probable que después estén en algunas órbitas rebeldes, lo que aumenta la probabilidad de que vuelvan a golpear otra cosa, "Dice Guenther.

Guenther es el autor principal de un artículo que detalla los resultados del grupo, que aparece hoy en el Diario astronómico . Sus coautores del MIT incluyen a David Huenemoerder y David Principe, junto con investigadores del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y colaboradores en Alemania y Bélgica.

Un encubrimiento de estrellas

Los científicos que estudian el desarrollo temprano de las estrellas a menudo miran las Nubes Oscuras Tauro-Auriga, una reunión de nubes moleculares en las constelaciones de Tauro y Auriga, que albergan viveros estelares que contienen miles de estrellas infantiles. Las estrellas jóvenes se forman a partir del colapso gravitacional de gas y polvo dentro de estas nubes. Estrellas muy jóvenes, a diferencia de nuestro sol comparativamente maduro, todavía están rodeados por un disco giratorio de escombros, incluido el gas, polvo, y grupos de material que varían en tamaño desde pequeños granos de polvo hasta guijarros, y posiblemente a planetas incipientes.

"Si miras nuestro sistema solar, tenemos planetas y no un disco masivo alrededor del sol, "Dice Guenther." Estos discos duran quizás de 5 a 10 millones de años, y en Tauro, hay muchas estrellas que ya han perdido su disco, pero algunos todavía los tienen. Si desea saber qué sucede en las etapas finales de esta dispersión de disco, Tauro es uno de los lugares para buscar ".

Guenther y sus colegas se enfocan en estrellas que son lo suficientemente jóvenes como para albergar discos. Estaba particularmente interesado en RW Aur A, que se encuentra en el extremo más antiguo del rango de edad para las estrellas jóvenes, ya que se estima que tiene varios millones de años. RW Aur A es parte de un sistema binario, lo que significa que rodea a otra estrella joven, RW Aur B. Ambas estrellas tienen aproximadamente la misma masa que el sol.

Desde 1937, Los astrónomos han registrado caídas notables en el brillo de RW Aur A cada pocas décadas. Cada evento de atenuación pareció durar aproximadamente un mes. En 2011, la estrella volvió a oscurecerse, esta vez durante aproximadamente medio año. La estrella finalmente se iluminó, solo para desvanecerse nuevamente a mediados de 2014. En noviembre de 2016, la estrella volvió a su total luminosidad.

Los astrónomos han propuesto que esta atenuación es causada por una corriente de gas que pasa por el borde exterior del disco de la estrella. Otros han teorizado que la atenuación se debe a procesos que ocurren más cerca del centro de la estrella.

"Queríamos estudiar el material que cubre la estrella, que presumiblemente está relacionado con el disco de alguna manera, "Dice Guenther." Es una oportunidad única ".

Una firma revestida de hierro

En enero de 2017, RW Aur A se atenuó de nuevo, y el equipo utilizó el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA para registrar la emisión de rayos X de la estrella.

"Los rayos X provienen de la estrella, y el espectro de los rayos X cambia a medida que los rayos se mueven a través del gas en el disco, "Dice Guenther." Estamos buscando ciertas firmas en los rayos X que el gas deja en el espectro de rayos X ".

En total, Chandra registró 50 kilosegundos, o casi 14 horas de datos de rayos X de la estrella. Después de analizar estos datos, los investigadores obtuvieron varias revelaciones sorprendentes:el disco de la estrella alberga una gran cantidad de material; la estrella está mucho más caliente de lo esperado; y el disco contiene mucho más hierro de lo esperado, no tanto como el que se encuentra en la Tierra, pero mas que, decir, una luna típica de nuestro sistema solar. (Nuestra propia luna, sin embargo, tiene mucho más hierro del que los científicos estimaron en el disco de la estrella).

Este último punto fue el más intrigante para el equipo. Típicamente, un espectro de rayos X de una estrella puede mostrar varios elementos, como el oxígeno, planchar, silicio, y magnesio, y la cantidad de cada elemento presente depende de la temperatura dentro del disco de una estrella.

"Aquí, vemos mucho más hierro, al menos un factor de 10 veces más que antes, que es muy inusual, porque normalmente las estrellas que están activas y calientes tienen menos hierro que otras, mientras que este tiene más, "Dice Guenther." ¿De dónde viene todo este hierro? "

Los investigadores especulan que este exceso de hierro puede provenir de una de dos posibles fuentes. El primero es un fenómeno conocido como trampa de presión de polvo, en el que pequeños granos o partículas como el hierro pueden quedar atrapados en "zonas muertas" de un disco. Si la estructura del disco cambia de repente, como cuando la estrella compañera de la estrella pasa cerca, las fuerzas de marea resultantes pueden liberar las partículas atrapadas, creando un exceso de hierro que puede caer en la estrella.

La segunda teoría es para Guenther la más convincente. En este escenario, El exceso de hierro se crea cuando dos planetesimales, o cuerpos planetarios infantiles, chocar, liberando una espesa nube de partículas. Si uno o ambos planetas están hechos en parte de hierro, su aplastamiento podría liberar una gran cantidad de hierro en el disco de la estrella y oscurecer temporalmente su luz a medida que el material cae dentro de la estrella.

"Hay muchos procesos que ocurren en las estrellas jóvenes, pero estos dos escenarios podrían hacer algo que se parezca a lo que observamos, "Dice Guenther.

Espera hacer más observaciones de la estrella en el futuro, para ver si la cantidad de hierro que rodea a la estrella ha cambiado, una medida que podría ayudar a los investigadores a determinar el tamaño de la fuente de hierro. Por ejemplo, si aparece la misma cantidad de hierro, decir, un año, que puede indicar que el hierro proviene de una fuente relativamente masiva, como una gran colisión planetaria, versus si queda muy poco hierro en el disco.

"Actualmente se dedican muchos esfuerzos a aprender sobre los exoplanetas y cómo se forman, por lo que obviamente es muy importante ver cómo los planetas jóvenes podrían destruirse en interacciones con sus estrellas anfitrionas y otros planetas jóvenes, y qué factores determinan si sobreviven, "Dice Guenther.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.