El fenómeno de los anillos de polvo caliente, una acumulación de partículas de tamaño submicrométrico en las inmediaciones de las estrellas, se descubrió por primera vez fuera de nuestro sistema solar en 2006. Se forman tan cerca de las estrellas que pueden alcanzar temperaturas de hasta 1, 000 grados centígrados. Sin embargo, las partículas de polvo son difíciles de observar debido a su pequeño tamaño, y su origen aún se desconoce.

Por primera vez, Este fenómeno se ha observado ahora en un nuevo rango de longitudes de onda con la altísima resolución del instrumento MATISSE (Experimento Espectroscópico de Infrarrojo Medio Multi AperTure) en el Observatorio Paranal del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile. También participó el grupo de trabajo Formación de estrellas y planetas de la Universidad de Kiel. Sus resultados, publicado recientemente en la revista Avisos mensuales de las cartas de la Royal Astronomical Society , proporcionan una base central para futuros estudios que expliquen el fenómeno de estos anillos de polvo.

Observaciones únicas en un rango de longitud de onda no accesible anteriormente

Anillos de polvo, también conocidos como "discos de polvo" o "cinturones de escombros, "son el resultado de colisiones de escombros y pequeños cuerpos que permanecen después de la formación de los planetas; esto se sabe desde hace varias décadas. En nuestro sistema solar, por ejemplo, tal acumulación se puede encontrar entre las órbitas de Marte y Júpiter, el llamado "cinturón de asteroides". Sin embargo, los anillos de polvo caliente cerca de las estrellas descubiertos en 2006 son un misterio. ¿Cómo podrían formarse y sobrevivir durante miles de millones de años en las condiciones extremas a las que están expuestos?

La información precisa sobre su estructura espacial y la composición del material podría ayudar a comprender mejor el fenómeno de los anillos de polvo caliente y su formación. Las observaciones ahora publicadas con MATISSE son un paso central hacia esto, los investigadores esperan. "Pudimos observar los anillos de polvo caliente no solo con una alta resolución sino también en el rango de longitud de onda de alrededor de 3 micrómetros, donde estos anillos son particularmente brillantes, "dice Sebastian Wolf, Catedrático de Astrofísica y Jefe del grupo de investigación Star and Planet Formation en la Universidad de Kiel. "Esta área no era accesible con instrumentos de observación anteriores y ahora nos permite una visión única de este fenómeno".

El grupo de investigación de Wolf es parte de un consorcio internacional de científicos de Alemania, Francia, los Países Bajos y Austria, que habían desarrollado el instrumento de observación MATISSE durante un período de doce años. En 2019, El instrumento interferométrico de infrarrojo medio más potente del mundo entró en funcionamiento en el VLTI (Very Large Telescope Interferometer) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile. Se pueden usar hasta cuatro telescopios para registrar la radiación infrarroja de los objetos celestes; este método de medición se conoce como interferometría. Esto significa que los investigadores no reciben imágenes directas de los objetos, pero de la medida técnica, se pueden sacar conclusiones sobre su apariencia y propiedades. Combinando cuatro telescopios, MATISSE logra una resolución enorme, que correspondería a la de un telescopio de 200 metros. Con la precisión sin precedentes de MATISSE, es posible conocer el desarrollo más temprano de los planetas y, en última instancia, la formación del sistema solar.

El equipo de investigación que incluía investigadores del University College London, el Observatorio del Gran Telescopio Binocular en Tucson (EE. UU.) y las Universidades de Arizona, Cˆote d'Azur y Jena, así como Kiel, observó la estrella Kappa Tucanae. Se encuentra en la constelación "Tukan, "que solo es visible desde el hemisferio sur. La estrella tiene unos dos mil millones de años, menos de la mitad que nuestro Sol, y está a unos 69 años luz de distancia de la Tierra. Según los datos ahora recopilados, los investigadores pudieron determinar la posición exacta del anillo de polvo alrededor de "Kappa Tucanae" y las propiedades del polvo.

Los resultados permiten una mayor investigación sobre el origen de los anillos de polvo.

"Esa información son requisitos importantes para encontrar el origen del fenómeno, "dice el Dr. Florian Kirchschlager, Primer autor, ex asistente de investigación en el grupo de Wolf y ahora empleado en el University College de Londres. "Por supuesto, estamos particularmente contentos de que estos también sean los primeros datos del instrumento que se hayan publicado". Como parte de su investigación en la Universidad de Kiel, Kirchschlager realizó el estudio de viabilidad sobre las observaciones de "Kappa Tucanae". Porque los anillos de polvo no solo son diminutos en el sentido astronómico, sino que también son relativamente débiles. "Esto fue un desafío, incluso para MATISSE. No obstante, el hecho de que las observaciones fueran satisfactorias subraya el potencial único del instrumento, "enfatiza el coautor, el Dr. Steve Ertel, quien era un Ph.D. estudiante en el grupo de investigación de Wolf y ahora trabaja en la Universidad de Arizona.

"Los datos de observación ahora recopilados y evaluados forman la base para nuestra investigación adicional sobre un modelo explicativo de los anillos de polvo caliente, "dice Wolf, portavoz adjunto en la Unidad de Investigación PARA 2285 "Discos de escombros en sistemas planetarios, "que tiene su sede en la Universidad Friedrich Schiller de Jena bajo la dirección del profesor Alexander Krivov.