Estas dos imágenes del telescopio espacial Hubble de la NASA, tomado con seis años de diferencia, muestran manchas de material que se mueven rápidamente hacia afuera a través de un disco de escombros alrededor de los jóvenes, cercana estrella enana roja AU Microscopii (AU Mic). Las enanas rojas son las estrellas más abundantes y longevas de nuestra galaxia, la Vía Láctea. AU Mic tiene aproximadamente 23 millones de años. La imagen superior fue tomada en 2011; la parte inferior en 2017. El espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble (STIS) tomó las imágenes en luz visible. Esta comparación de las dos imágenes muestra el movimiento de seis años de una de las manchas conocidas (marcada con una flecha). Los investigadores estiman que la mancha, que se acerca a los 15, 000 millas por hora, viajó más de 820 millones de millas entre 2011 y 2017. Eso es aproximadamente la distancia de la Tierra a Saturno. Los astrónomos no saben cómo se lanzan las gotas a través del sistema. Finalmente, la mancha resaltada en la imagen se desplazará por el disco, escapar del agarre gravitacional de la estrella, y salir corriendo al espacio. Los astrónomos esperan que la cadena de manchas borre el disco en 1,5 millones de años. Sus velocidades de expulsión estimadas están entre 9, 000 millas por hora y 27, 000 millas por hora, lo suficientemente rápido como para escapar de las garras gravitacionales de la estrella. Actualmente tienen una distancia de aproximadamente 930 millones de millas a más de 5.5 mil millones de millas de la estrella. El disco, visto de canto, está iluminado por la luz dispersa de la estrella. El resplandor de la estrella ubicado en el centro del disco, ha sido bloqueado por el coronógrafo STIS para que los astrónomos puedan ver más estructura en el disco. El punto brillante sobre el lado izquierdo del disco en la imagen de 2017 es una estrella de fondo. El sistema reside a 32 años luz de distancia en la constelación austral Microscopium. Crédito:NASA, ESA, J. Wisniewski (Universidad de Oklahoma), C. Grady (Eureka Scientific), y G. Schneider (Observatorio Steward)
Los planetas rocosos que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas pueden estar completamente secos y sin vida, según un nuevo estudio que utilizó el telescopio espacial Hubble de la NASA. Agua y compuestos orgánicos, esencial para la vida tal como la conocemos, pueden volar antes de que puedan alcanzar la superficie de los planetas jóvenes.
Esta hipótesis se basa en observaciones sorprendentes de un disco de polvo y gas en rápida erosión que rodea a los jóvenes, la estrella enana roja cercana AU Microscopii (AU Mic) por Hubble y el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile. Los planetas nacen en discos como este.
Enanas rojas que son más pequeños y tenues que nuestro Sol, son las estrellas más abundantes y longevas de la galaxia.
Las gotas de material que se mueven rápidamente parecen estar expulsando partículas del disco AU Mic. Si el disco continúa disipándose a este ritmo rápido, desaparecerá en aproximadamente 1,5 millones de años. En ese corto tiempo El material helado de cometas y asteroides podría eliminarse del disco. Los cometas y asteroides son importantes porque se cree que han sembrado planetas rocosos como la Tierra con agua y compuestos orgánicos. los componentes químicos para la vida. Si este mismo sistema de transporte es necesario para planetas en el sistema AU Mic, entonces pueden terminar "secos" y polvorientos, inhóspitos para la vida tal como la conocemos.
"La tierra, sabemos, formado 'seco, 'con un caliente, superficie fundida, y agua atmosférica acumulada y otros volátiles durante cientos de millones de años, enriquecido por material helado de cometas y asteroides transportados desde el sistema solar exterior, "dijo el co-investigador Glenn Schneider del Observatorio Steward en Tucson, Arizona.
Las observaciones están dirigidas por John Wisniewski de la Universidad de Oklahoma en Norman, cuyo equipo está compuesto por 14 astrónomos de Estados Unidos y Europa.
Si la actividad alrededor de AU Mic es típica del proceso de nacimiento de planetas entre las enanas rojas, podría reducir aún más las perspectivas de mundos habitables en nuestra galaxia. Observaciones anteriores sugieren que un torrente de luz ultravioleta de estrellas enanas rojas jóvenes rápidamente destruye la atmósfera de cualquier planeta en órbita. Esta estrella en particular tiene solo 23 millones de años.
Las encuestas han demostrado que los planetas terrestres son comunes alrededor de las enanas rojas. De hecho, deberían contener la mayor parte de la población planetaria de nuestra galaxia, que podría sumar decenas de miles de millones de mundos. Se han encontrado planetas dentro de la zona habitable de varias enanas rojas cercanas, pero sus características físicas son en gran parte desconocidas.
Soplado por gotas
Las observaciones del espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble (STIS) y el VLT muestran que el disco circunestelar AU Mic está siendo excavado por manchas de material circunestelar que se mueven rápidamente, que actúan como un quitanieves empujando pequeñas partículas, que posiblemente contengan agua y otros volátiles, fuera del sistema. Los investigadores aún no saben cómo se lanzaron las gotas. Una teoría es que las poderosas eyecciones de masa de la estrella turbulenta las expulsaron. Esta actividad enérgica es común entre las enanas rojas jóvenes.
"Estas observaciones sugieren que los planetas portadores de agua podrían ser raros alrededor de las enanas rojas porque todos los cuerpos más pequeños que transportan agua y materia orgánica son expulsados a medida que se excava el disco". "explicó Carol Grady de Eureka Scientific en Oakland, California, co-investigador de las observaciones del Hubble.
La teoría convencional sostiene que hace miles de millones de años la Tierra se formó como un planeta comparativamente seco. Asteroides y cometas perturbados gravitacionalmente, rico en agua del sistema solar exterior más frío, bombardeó la Tierra y sembró la superficie con hielo y compuestos orgánicos. "Sin embargo, este proceso puede no funcionar en todos los sistemas planetarios, "Dijo Grady.
La imagen del Telescopio Espacial Hubble a la izquierda es una vista de borde de una porción de un vasto disco de escombros alrededor de los jóvenes, cercana estrella enana roja AU Microscopii (AU Mic). Aunque es posible que ya se hayan formado planetas en el disco, El Hubble está rastreando el movimiento de varias manchas enormes de material que podrían estar "quitando la nieve" de los escombros restantes del sistema, incluyendo cometas y asteroides. El cuadro de la imagen de la izquierda resalta una mancha de material que se extiende por encima y por debajo del disco. El espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble (STIS) tomó la fotografía en 2018, en luz visible. El resplandor de la estrella ubicado en el centro del disco, ha sido bloqueado por el coronógrafo STIS para que los astrónomos puedan ver más estructura en el disco. La imagen de primer plano de STIS a la derecha revela, por primera vez, detalles en el material manchado, incluyendo una estructura en forma de bucle y una tapa en forma de hongo. Los astrónomos esperan que el tren de burbujas elimine el disco en solo 1,5 millones de años. Las consecuencias son que cualquier planeta rocoso podría quedar completamente seco y sin vida, porque los cometas y asteroides ya no estarán disponibles para glasear los planetas con agua o compuestos orgánicos. AU Mic tiene aproximadamente 23 millones de años. El sistema reside a 32 años luz de distancia en la constelación austral Microscopium. Crédito:NASA, ESA, J. Wisniewski (Universidad de Oklahoma), C. Grady (Eureka Scientific), y G. Schneider (Observatorio Steward)
El equipo determinó la vida útil del disco utilizando una masa estimada del disco de un estudio independiente, además de calcular la masa de las manchas que se escapan en sus datos de luz visible STIS. La masa de cada mancha es aproximadamente cuatro diez millonésimas de la masa de la Tierra. La masa del disco, aproximadamente 1,7 veces más masiva que la Tierra, se basa en datos tomados por el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Aunque la masa de las manchas rebeldes parece pequeña, el diámetro de cada gota podría extenderse al menos desde el Sol hasta Júpiter. En el presente, el equipo ha detectado seis manchas salientes, pero es posible que haya un flujo continuo de ellos. Los grupos de manchas que atraviesan el disco podrían barrer el material con bastante rapidez.
"La rápida disipación del disco no es algo que hubiera esperado, ", Dijo Grady." Basado en las observaciones de discos alrededor de estrellas más luminosas, esperábamos que los discos alrededor de estrellas enanas rojas más débiles tuvieran un lapso de tiempo más largo. En este sistema, el disco desaparecerá antes de que la estrella tenga 25 millones de años ". Añadió que AU Mic probablemente comenzó con un borde exterior de pequeños cuerpos helados, como el cinturón de Kuiper que se encuentra dentro de nuestro propio sistema solar. Si el disco no se estuviera erosionando, habría proporcionado hielo a cualquier planeta interior seco.
Sondando el misterio de la mancha
Los astrónomos del Hubble detectaron las manchas en imágenes de luz visible STIS tomadas en 2010-2011. Como seguimiento del estudio de Hubble, el instrumento SPHERE (Investigación de Exoplanetas Espectro-Polarimétricos de Alto Contraste) montado en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile, hizo observaciones en el infrarrojo cercano. Las características del disco fueron insinuadas en observaciones tomadas en 2004 por telescopios terrestres y la Cámara Avanzada para Sondeos del Hubble.
Hasta aquí, el equipo ha descubierto manchas en el lado sureste del disco, con velocidades de expulsión estimadas entre 9, 000 millas por hora y 27, 000 millas por hora, lo suficientemente rápido como para escapar de las garras gravitacionales de la estrella. Actualmente tienen una distancia de aproximadamente 930 millones de millas a más de 5.5 mil millones de millas de la estrella.
El Hubble también está demostrando que estas manchas pueden no ser solo bolas gigantes de escombros polvorientos. El telescopio ha resuelto la subestructura en una de las manchas, incluyendo una tapa en forma de hongo sobre el plano del propio disco y una estructura compleja en forma de "bucle" debajo del disco. "Estas estructuras podrían dar pistas sobre los mecanismos que impulsan estos blobs, ", Dijo Schneider.
El sistema reside a 32 años luz de distancia en la constelación austral Microscopium.
"AU Mic está en una ubicación ideal, ", Dijo Schneider." Pero es sólo uno de los aproximadamente tres o cuatro sistemas de enanas rojas con discos conocidos de dispersión de la luz de las estrellas de escombros circunestelares. Los otros sistemas conocidos suelen estar unas seis veces más lejos, por lo que es un desafío realizar un estudio detallado de los tipos de funciones en esos discos que vemos en AU Mic ".
Sin embargo, Los astrónomos están comenzando a identificar alguna actividad posiblemente similar en estos otros sistemas. "Demuestra que AU Mic no es único, "Dijo Grady." De hecho, se podría argumentar que debido a que es uno de los sistemas más cercanos de este tipo, sería poco probable que fuera único ".
Las observaciones de AU Mic muestran la importancia del entorno del disco de una estrella en la formación y evolución de los planetas. "Lo que hemos aprendido es que los discos parecen ser una parte normal de la historia de los sistemas planetarios, "Dijo Grady." Si no entiendes el disco de una estrella, no tienes una buena comprensión del sistema planetario resultante ".
Grady presentará los resultados del equipo en una conferencia de prensa el 8 de enero. 2019, en la 233a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle, Washington.
