Los astrónomos atrapan a un "intruso" con las manos en la masa en un evento de sobrevuelo estelar raramente detectado


Los científicos han capturado un objeto intruso que interrumpe el disco protoplanetario, lugar de nacimiento de los planetas, en Z Canis Majors (Z CMa), una estrella en la constelación de Canis Majoris. La impresión de este artista muestra al perturbador saliendo del sistema estelar, tirando de una larga corriente de gas del disco protoplanetario junto con él. Los datos de observación del Telescopio Subaru, Karl G. Jansky Very Large Array y Atacama Large Millimeter/submillimeter Array sugieren que el objeto intruso fue responsable de la creación de estas corrientes gaseosas, y su "visita" puede tener otros impactos aún desconocidos en el crecimiento y desarrollo de los planetas en el sistema estelar. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Los científicos que utilizaron el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) hicieron una rara detección de un probable evento de sobrevuelo estelar en el sistema estelar Z Canis Majoris (Z CMa). Un objeto intruso, no unido al sistema, se acercó e interactuó con el entorno que rodea a la protoestrella binaria, causando la formación de corrientes caóticas y estiradas de polvo y gas en el disco que la rodea.

Si bien tales eventos de sobrevuelo basados en intrusos se han presenciado previamente con cierta regularidad en simulaciones por computadora de formación estelar, se han realizado pocas observaciones directas convincentes, y hasta ahora, los eventos han permanecido en gran medida teóricos.

"La evidencia observacional de eventos de sobrevuelo es difícil de obtener porque estos eventos ocurren rápidamente y es difícil capturarlos en acción. Lo que hemos hecho con nuestras observaciones de ALMA Band 6 y VLA es equivalente a capturar un rayo que golpea un árbol", dijo Ruobing Dong, astrónomo de la Universidad de Victoria en Canadá e investigador principal del nuevo estudio. "Este descubrimiento muestra que los encuentros cercanos entre estrellas jóvenes que albergan discos ocurren en la vida real, y no son solo situaciones teóricas vistas en simulaciones por computadora. Estudios observacionales previos habían visto sobrevuelos, pero no habían podido recopilar la evidencia completa que pudimos obtener del evento en Z CMa".

Las perturbaciones, o perturbaciones, como las de Z CMa no suelen ser causadas por intrusos, sino por estrellas hermanas que crecen juntas en el espacio. Hau-Yu Baobab Liu, astrónomo del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica en Taiwán y coautor del artículo, dijo: "La mayoría de las veces, las estrellas no se forman de forma aislada. Los gemelos, o incluso trillizos o cuatrillizos, nacidos juntos pueden ser atraídos gravitacionalmente y, como resultado, acercarse estrechamente entre sí. Durante estos momentos, parte del material en los discos protoplanetarios de las estrellas puede ser despojado para formar corrientes de gas extendidas que proporcionan pistas a los astrónomos sobre la historia de los encuentros estelares pasados".

Por primera vez, los científicos han capturado un objeto intruso "rompiendo y entrando" en un sistema estelar en desarrollo. Combinando observaciones de luz dispersa (banda H) del Telescopio Subaru (arriba a la derecha) con observaciones de emisión continua de polvo del VLA (banda Ka, 2ª imagen a la derecha) y el receptor de Banda 6 de ALMA (3ª imagen a la derecha), y la línea 13CO (abajo a la derecha), los científicos pudieron obtener una comprensión integral de cuánta interrupción causó este intruso, incluido el desarrollo de largas corrientes de gas que se extienden lejos del disco protoplanetario que rodea z Canis Majoris, una estrella en la constelación de Canis Majoris. Aún está por verse qué consecuencias tendrán estas interrupciones en el nacimiento de planetas en el sistema estelar. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ

Nicolás Cuello, astrofísico y marie curie fellow de la Universidad Grenoble Alpes en Francia y coautor del artículo, agregó que en el caso de Z CMa, fue la morfología, o estructura, de estas corrientes lo que ayudó a los científicos a identificar e identificar al intruso. "Cuando ocurre un encuentro estelar, causa cambios en la morfología del disco (espirales, deformaciones, sombras, etc.) que podrían considerarse como huellas dactilares de sobrevuelo. En este caso, al observar con mucho cuidado el disco de Z CMa, revelamos la presencia de varias huellas dactilares de sobrevuelo".

Estas huellas dactilares no solo ayudaron a los científicos a identificar al intruso, sino que también los llevaron a considerar lo que estas interacciones podrían significar para el futuro de Z CMa y los planetas bebés que nacen en el sistema, un proceso que hasta ahora ha permanecido como un misterio para los científicos. "Lo que ahora sabemos con esta nueva investigación es que los eventos de sobrevuelo ocurren en la naturaleza y que tienen un gran impacto en los discos circunestelares gaseosos, que son las cunas de nacimiento de los planetas, que rodean a las estrellas bebés", dijo Cuello. "Los eventos de sobrevuelo pueden perturbar dramáticamente los discos circunestelares alrededor de las estrellas participantes, como hemos visto con la producción de serpentinas largas alrededor de Z CMa".

Liu agregó: "Estos perturbadores no solo causan corrientes gaseosas, sino que también pueden afectar la historia térmica de las estrellas anfitrionas involucradas, como Z CMa. Esto puede conducir a eventos tan violentos como estallidos de acreción, y también afectar el desarrollo del sistema estelar general de maneras que aún no hemos observado o definido".
A medida que las estrellas crecen, a menudo interactúan con sus estrellas hermanas, estrellas que crecen cerca de ellas en el espacio, pero rara vez se las ha observado interactuando con objetos externos o intrusos. Los científicos ahora han realizado observaciones de un objeto intruso que perturba el disco protoplanetario alrededor de Z Canis Majoris, una estrella en la constelación de Canis Major, lo que podría tener importantes implicaciones para el desarrollo de planetas bebés. Las perturbaciones, incluidas largas corrientes de gas, fueron observadas en detalle por el Telescopio Subaru en la banda H, el Karl G. Jansky Very Large Array en la banda Ka, y utilizando el receptor de banda 6 del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ

Dong dijo que estudiar la evolución y el crecimiento de los sistemas estelares jóvenes en toda la galaxia ayuda a los científicos a comprender mejor el origen de nuestro propio sistema solar. "El estudio de este tipo de eventos da una ventana al pasado, incluyendo lo que podría haber sucedido en el desarrollo temprano de nuestro propio sistema solar, evidencia crítica de lo cual ha desaparecido hace mucho tiempo. Ver estos eventos tener lugar en un sistema estelar recién formado nos proporciona la información necesaria para decir: '¡Ah-ja! Esto es lo que puede haber sucedido con nuestro propio sistema solar hace mucho tiempo". En este momento, VLA y ALMA nos han dado la primera evidencia para resolver este misterio, y las próximas generaciones de estas tecnologías abrirán ventanas al Universo con las que aún solo hemos soñado".
Los científicos han realizado el primer estudio observacional exhaustivo de múltiples longitudes de onda de un objeto intruso que perturba el disco protoplanetario, o lugar de nacimiento de los planetas, que rodea la estrella Z Canis Majoris (Z CMa) en la constelación de Canis Major. Esta imagen compuesta incluye datos del Telescopio Subaru, Jansky Very Large Array y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, revelando en detalle las perturbaciones, incluidas largas corrientes de material, hechas en el disco protoplanetario de Z CMa por el objeto intruso. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ

Recientemente, el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) recibió la aprobación de su Laboratorio Central de Desarrollo (CDL) para desarrollar una actualización multimillonaria al receptor de Banda 6 de ALMA, y el VLA de próxima generación (ngVLA) del Observatorio recibió un fuerte apoyo de la comunidad astronómica en el Astro2020 Decadal Survey. Los avances tecnológicos para ambos telescopios conducirán a mejores observaciones y a un aumento potencialmente significativo en el descubrimiento de objetos difíciles de ver, como el intruso estelar de Z CMa. Ambos proyectos están financiados en parte por la National Science Foundation (NSF). "Estas observaciones resaltan la sinergia que puede provenir de un instrumento más nuevo que trabaja en conjunto con uno más experimentado, y lo bueno que es el receptor alma banda 6", dijo el Dr. Joe Pesce, astrofísico y director del Programa ALMA en la NSF. "Espero con interés los resultados aún mejores que permitirá el receptor actualizado de la Banda 6 de ALMA".

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