ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha revelado sorprendentes detalles nunca antes vistos en un disco de formación de planetas alrededor de una estrella joven.
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una asociación internacional entre Europa, Norteamérica y Asia del Este en colaboración con la República de Chile, es el mayor proyecto astronómico del mundo.1 2 Se trata de un interferómetro revolucionario que comprende un conjunto de 66 antenas (antenas también llamadas: reflectores o radiotelescopios cuando es de una única antena) de 7 y 12 metros de diámetro destinados a observar longitudes de onda milimétricas y submilimétricas. El proyecto fue construido en el llano de Chajnantor, a 5058,7 m de altitud, en el desierto de Atacama, en la zona norte de Chile. Con un coste de más de 1000 millones de euros, es el mayor y más caro radiotelescopio terrestre construido.
ALMA forma un únicoradiotelescopio5de diseño revolucionario, compuesto inicialmente de 66 antenas de gran precisión que operaran enlongitudes de ondade 0,3 a 9,6 mm. El conjunto tiene una sensibilidad y una resolución muy superiores los demás.
Imagen obtenida por ALMA del disco protoplanetarios que rodea a HL Taur. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Esta nueva imagen de ALMA, revela detalles extraordinarios que nunca antes se habían visto en un disco de formación de planetas alrededor de una estrella joven. Estas son las primeras observaciones que ha utilizado ALMA en su configuración casi completa, y las imágenes más precisas hechas nunca en longitudes de onda submilimétricas. Los nuevos resultados son un enorme paso adelante en la observación de cómo se desarrollan los discos protoplanetarios y cómo se forman los planetas.
Esta es una composición de imágenes que nos muestra a la joven estrella HL Tauri y sus alrededores. Está hecha con datos obtenidos por ALMA (ampliada en el marco superior derecho) y por el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA (resto de la imagen). Esta es la primera imagen de ALMA en la que se supera la nitidez que suelen alcanzar las imágenes del Hubble. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESA/Hubble and NASA
Para sacar el máximo partido de ALMA en su nueva y potente configuración, los investigadores decidieron apuntar las antenas hacia HL Tauri— una estrella joven rodeada por un disco de polvo [1] y situada a unos 450 años luz de distancia. La imagen resultante supera todas las expectativas y revela finos detalles inesperados en el disco de material sobrante tras el nacimiento de la estrella. La imagen muestra una serie de anillos concéntricos brillantes, separados por huecos [2].
«Lo que hemos observado es, casi con total seguridad, el resultado de la formación de cuerpos planetarios jóvenes en el disco. Esto resulta sorprendente, ya que no se espera que estrellas jóvenes de este tipo tengan grandes cuerpos planetarios capaces de producir las estructuras que vemos en las imágenes», afirma Stuartt Corder, Subdirector de ALMA.
Esta es la imagen más nítida jamás tomada por ALMA — más precisa que las que se toman rutinariamente en luz visible con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA. En ella vemos el disco protoplanetario que rodea a la joven estrella HL Tauri. Estas observaciones revelan subestructuras dentro del disco que nunca antes se habían visto, e incluso muestran las posibles posiciones de los planetas formándose en las manchas oscuras dentro del sistema. En esta foto se etiquetan las características del sistema HL Tauri. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
«Cuando vimos por primera vez esta imagen, nos quedamos asombrados por el espectacular nivel de detalle. HL Tauri no tiene más de un millón años, y sin embargo su disco ya parece estar lleno de planetas en formación. Esa imagen sola va a revolucionar las teorías de formación planetaria», explicó Catherine Vlahakis, Subdirectora del programa científico de ALMA e Investigadora Principal de la campaña de larga base de ALMA.
El disco de HL Tauri aparece mucho más desarrollado de lo que se esperaría por la edad del sistema. Por tanto, la imagen de ALMA también sugiere que el proceso de formación planetaria puede ser más rápido de lo que se pensaba.
Una resolución tan alta sólo puede lograrse con las capacidades de larga base de ALMA, lo cual proporciona nueva información que es imposible obtener con cualquier otra instalación — ni siquiera con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA. «La logística y la infraestructura necesarias para colocar las antenas en ubicaciones tan separadas las unas de la otras, han requerido de un esfuerzo de coordinación sin precedentes, llevado a cabo por un equipo internacional de expertos, formado por ingenieros y científicos», explica el Director de ALMA, Pierre Cox. «Esta configuración cumple con uno de los objetivos más ambiciosos de ALMA y marca un impresionante hito tecnológico, científico y de ingeniería».
Esta imagen fue tomada por el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA y muestra la tumultuosa región en la que se encuentra HL Tauri, una joven estrella rodeada por un disco protoplanetario. Crédito: ESA/Hubble and NASA
Las estrellas jóvenes como HL Tauri, nacen en nubes de gas y fino polvo, en las regiones que han colapsado bajo los efectos gravitatorios, formando densos núcleos calientes que, finalmente, se encienden, convirtiéndose en estrellas jóvenes. Inicialmente, estas estrellas jóvenes quedan envueltas en el gas y el polvo restantes que quedan en el disco, conocido como disco protoplanetario.
Tras numerosas colisiones, las partículas de polvo se pegan, creciendo en grumos del tamaño de granos de arena y guijarros. En última instancia, en el disco pueden formarse asteroides, cometas e incluso planetas. Los planetas jóvenes irrumpirán en el disco y crearán anillos, brechas y agujeros como los que se ven en las estructuras observadas ahora por ALMA [3].
La investigación de estos discos protoplanetarios es esencial para nuestra comprensión de cómo se formó la Tierra en el Sistema Solar. Observar las primeras etapas de la formación de planetas alrededor de HL Tauri puede enseñarnos qué aspecto tenía nuestro propio sistema planetario hace más de 4.000 millones de años, cuando se formó.
Esta imagen compara el tamaño del Sistema Solar con HL Tauri y el disco protoplanetario que la rodea. Aunque la estrella es mucho menor que el Sol, el disco alrededor de HL Tauri se extiende hasta casi tres veces la distancia que separa a Neptuno de nuestro Sol. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
«La mayoría de lo que sabemos hoy en día sobre la formación de planetas se basa en la teoría. Hasta ahora, imágenes con este nivel de detalle solo eran posibles gracias a simulaciones de ordenador o ilustraciones. Esta imagen de alta resolución de HL Tauri demuestra lo que puede lograr ALMA cuando opera en su configuración más grande, e inicia una nueva era en la exploración del universo», afirma Tim de Zeeuw, Director General de ESO.
En esta ilustración vemos una estrella joven rodeada por un disco protoplanetario en el cual se forman planetas. Utilizando la configuración de larga base de 15 kilómetros de ALMA, los astrónomos lograron captar la primera imagen detallada de un disco protoplanetario, revelando la compleja estructura del disco. En la ilustración pueden verse los anillos concéntricos de gas, con huecos que indican la formación de planetas, predichos por simulaciones hechas por ordenador. Ahora estas estructuras se han observado con ALMA por primera vez. Crédito: ESO/L. Calçada
Notas
[1] Desde septiembre de 2014, ALMA ha estado observando el universo usando su línea de base más amplia, con antenas separadas por hasta 15 kilómetros. Esta campaña, denominada Long Baseline Campaign, continuará hasta el 01 de diciembre de 2014. La línea de base es la distancia entre dos de las antenas de la matriz. Como comparación, otras instalaciones que operan en longitudes de onda milimétricas cuentan con antenas separadas por no más de dos kilómetros. La distancia máxima para la línea de base de ALMA es de 16 kilómetros. Futuras observaciones en longitudes de onda más cortas lograrán mayor nitidez de imagen.
[2] Las estructuras se ven con una resolución de solo cinco veces la distancia entre el Sol y la Tierra. Esto se corresponde con una resolución angular de aproximadamente 35 milisegundos de arco — mejor de lo que habitualmente se logra con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA.
[3] En luz visible, HL Tauri se esconde detrás de una envoltura masiva de gas y polvo. ALMA observa en longitudes de onda mucho más largas, lo que le permite estudiar los procesos que tienen lugar en el núcleo de esta nube.
Esta imagen muestra la región en la cual se encuentra HL Tauri. HL Tauri es parte de una de las regiones de formación estelar más cercanas a la Tierra, y cuenta con numerosas estrellas jóvenes, así como con nubes de polvo, en sus proximidades. Esta composición fue creada a partir de imágenes que forman parte del sondeo Digitized Sky Survey 2. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2
HL Tauri es una joven estrella rodeada por un extraordinario disco de polvo. Está situada en la famosa constelación de Tauro, visible en esta imagen, cerca de los cúmulos estelares de las Pléyades y las Híades, visibles a simple vista. Esta estrella es demasiado débil para poder observarla con telescopios pequeños. Crédito: ESO, IAU and Sky & Telescope
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