El Observatorio Europeo Austral (ESO) ha lanzado una impresionante colección de imágenes de los discos circunestelares que rodean a las estrellas jóvenes. Las imágenes fueron capturadas con el instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) en el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Chile. Hemos estado mirando imágenes de discos circunestelares durante bastante tiempo, pero esta colección revela la fascinante variedad de formas y tamaños que estos discos pueden tomar.
Tenemos un modelo ampliamente aceptado de formación estelar respaldado por una amplia evidencia, que incluye imágenes como estas del ESO. El modelo comienza con una nube de gas y polvo llamada nube molecular gigante. Dentro de esa nube, una bolsa de gas y polvo comienza a fusionarse. Finalmente, a medida que la gravedad hace que el material caiga hacia adentro, el bolsillo se vuelve más masivo y ejerce aún más fuerza gravitacional. Se sigue arrastrando más gas y polvo.
El material que cae también le da un poco de impulso angular a la bolsa, lo que provoca la rotación. Una vez que se acumula suficiente material, la fusión se enciende y nace una estrella. En ese punto, hay una protoestrella dentro de la nube, con gas y polvo no utilizados que quedan en un anillo giratorio alrededor de la protoestrella. El anillo giratorio sobrante se llama disco circunestelar, del cual eventualmente se forman los planetas.
Hay otras imágenes de discos circunestelares, pero han sido difíciles de capturar. Para obtener una imagen de cualquier cantidad de detalle en los discos, es necesario bloquear la luz de la estrella en el centro del disco. Ahí es donde entra ESFERA.
SPHERE se agregó al Very Large Telescope de ESO en 2014. Su trabajo principal es obtener imágenes directas de los exoplanetas, pero también tiene la capacidad de capturar imágenes de discos circunestelares. Para hacer eso, separa dos tipos de luz: polarizada y no polarizada.
La luz que proviene directamente de una estrella (en estas imágenes, una estrella joven aún rodeada por un disco circunestelar) no está polarizada. Pero una vez que la luz de las estrellas se dispersa por el material en el disco, la luz se polariza. ESFERA, como su nombre lo indica, es capaz de separar los dos tipos de luz y aislar solo la luz del disco. Así es como el instrumento captura imágenes tan fascinantes de los discos.
Desde que quedó claro que los exoplanetas no son raros, y que la mayoría de las estrellas, tal vez todas las estrellas, tienen planetas orbitando alrededor de ellas, comprender la formación del sistema solar se ha convertido en un tema candente. El problema ha sido que realmente no podemos ver que suceda en tiempo real. Podemos observar nuestro propio Sistema Solar y otros completamente formados, y hacer conjeturas sobre cómo se formaron. Pero la formación de planetas está oculta dentro de esos discursos circunestelares. Ver esos discos es crucial para comprender el vínculo entre las propiedades del disco en sí y los planetas que se forman en el sistema.
Los discos que aparecen en esta colección son en su mayoría de un estudio llamado DARTTS-S (Discos ARound T Tauri Stars con ESFERA). Las estrellas T Tauri son estrellas jóvenes de menos de 10 millones de años. A esa edad, los planetas todavía están en proceso de formación. Las estrellas oscilan entre 230 y 550 años luz de distancia de la Tierra. En términos astronómicos, eso está bastante cerca. Pero la luz brillante y cegadora de las estrellas todavía hace que sea muy difícil capturar la tenue luz de los discos.
Una de las imágenes no es una estrella T Tauri y no es del estudio DARTTS-S. El disco alrededor de la estrella GSC 07396-00759, en la imagen de arriba, es en realidad de la encuesta SHINE (encuesta Sphere INfrared para Exoplanetas), aunque las imágenes en sí fueron capturadas con ESFERA. GSC 07396-00759 es una estrella roja que forma parte de un sistema de estrellas múltiples que fue parte del estudio DARTTS-S. Lo sorprendente es que la estrella roja tiene la misma edad que la estrella T TAURI en el mismo sistema, pero el anillo alrededor de la estrella roja está mucho más evolucionado. Por qué los dos discos alrededor de dos estrellas de la misma edad son tan diferentes entre sí en términos de escala de tiempo y evolución es un enigma, y es una de las razones por las que los astrónomos quieren estudiar estos discos mucho más de cerca.
Podemos estudiar nuestro propio Sistema Solar y observar las posiciones y características de los planetas y el cinturón de asteroides y el Cinturón de Kuiper. A partir de eso, podemos tratar de adivinar cómo se formó todo, pero nuestra única oportunidad de comprender cómo se unió todo es observar otros sistemas solares más jóvenes a medida que se forman.
El instrumento ESFERA, y otros instrumentos futuros como el Telescopio Espacial James Webb, nos permitirán mirar dentro de los discos circunestelares alrededor de otras estrellas y descifrar los detalles de la formación planetaria. Estas nuevas imágenes de SPHERE son un tentador sabor de los detalles y la variedad que podemos esperar ver.
