Los astrónomos han detectado una nube de polvo del tamaño de una estrella entera, a 330 años luz de distancia. ¿Tu causa? Una colisión colosal entre dos exoplanetas que aún se estaban formando.
Lo sabemos porque los astrónomos han analizado el resplandor infrarrojo de dicha nube de polvo, junto con los cambios en la luz de la estrella anfitriona, atenuada periódicamente por los escombros que orbitan a su alrededor. Con estos datos, ahora sabemos el tamaño de los objetos involucrados y otros detalles importantes sobre la colisión.
Esto podría proporcionar información sobre la formación de nuestro propio Sistema Solar, y tal vez incluso arrojar luz sobre estrellas con patrones de atenuación peculiares, como KIC 8462852 o la estrella de Boyajian, proporcionando más información sobre la rapidez con que se dispersan estas nubes de escombros.
«Por primera vez,» dijo el astrónomo Everett Schlawin del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, «capturamos tanto el resplandor infrarrojo del polvo como la nebulosidad que introduce el polvo cuando la nube pasa frente a la estrella».
La estrella en cuestión es un bebé diminuto, de apenas 10 millones de años, llamado HD 166191. Habiéndose graduado tan recientemente, todavía está rodeado de mucho material sobrante del proceso de formación.
Las estrellas se forman a partir de un nudo denso en una nube de gas que colapsa bajo su propia masa; Girando, la estrella crece acumulando más material de la nube que la rodea a medida que se organiza en un disco que alimenta a la estrella, como el agua que corre por un desagüe.
Una vez que la estrella ha terminado de formarse, lo que queda en el disco puede pasar a formar los otros elementos de un sistema planetario. Grupos de material se pegan, primero atraídos electrostáticamente y luego gravitacionalmente.
Como puede imaginar, este es un proceso desordenado con muchas colisiones. Eventualmente, suficiente material se une para formar, primero, una semilla planetaria, o planetesimal, y luego, finalmente, un planeta.
Las colisiones entre cuerpos pueden guiar el proceso. Se cree que nuestra Luna se formó cuando otro cuerpo planetario se estrelló contra la Tierra durante la juventud del Sistema Solar, por ejemplo. Pero no es seguro que cada colisión deje supervivientes.
Dirigido por la astrónoma Kate Su del Observatorio Steward, un equipo de investigadores utilizó el Telescopio Espacial Spitzer ahora retirado para realizar observaciones infrarrojas de HD 166191. Estas longitudes de onda pueden penetrar nubes de polvo para ver qué procesos tienen lugar en entornos muy oscuros. Además, la luz de las estrellas absorbida y reemitida por el polvo brilla intensamente en el infrarrojo.
Entre 2015 y 2019, los investigadores recopilaron 126 conjuntos de datos de la estrella, buscando específicamente nubes de polvo en órbita que pudieran ser el resultado de una colisión planetesimal.
En 2018, apareció la señal que estaban buscando: un resplandor infrarrojo, lo que sugiere un aumento en el polvo, y un oscurecimiento, lo que sugiere que la luz de la estrella estaba siendo bloqueada. El mismo evento de atenuación fue capturado por un telescopio terrestre en longitudes de onda ópticas, y una atenuación similar 142 días antes, durante una brecha en las observaciones de Spitzer.
Los datos de tránsito de varias longitudes de onda lo confirmaron: la señal fue generada por las entrañas de dos planetesimales que chocaron y arrojaron polvo por todas partes. La observación previa del telescopio terrestre sugirió un período orbital de 142 días, lo que dio una distancia orbital de la estrella de 0,62 unidades astronómicas. Esta es la distancia a la que se espera que se formen los planetas rocosos.
Tener datos de múltiples tránsitos también permitió al equipo observar la evolución de la nube. Cambió rápidamente del primer tránsito al segundo, aumentando, volviéndose más ancha, opaca y alargada, cubriendo un área de al menos tres veces el tamaño de la estrella.
Pero los datos de Spitzer sugieren que solo una pequeña porción de la nube pasó entre nosotros y la estrella. Esto sugiere que la nube real era mucho, mucho más grande, quizás cientos de veces más grande que la estrella.
Para producir tanto polvo, el equipo calculó que la colisión debe haber tenido lugar entre dos cuerpos del tamaño de planetas enanos de unos 400 a 600 kilómetros (alrededor de 250 a 470 millas) de diámetro. La colisión inicial habría generado tanto calor que parte del material se evaporó; el resto habría volado en fragmentos que continuaron rebotando y chocando entre sí, así como con otras rocas cercanas, para crear aún más polvo.
En el momento en que se suponía que iba a rodar el tercer tránsito, quedaba muy poco rastro de la nube original. Sin embargo, el entorno alrededor de la estrella se había vuelto dos veces más polvoriento que antes de la colisión. Esto sugiere que los escombros de la colisión se dispersaron rápidamente por todo el disco protoplanetario alrededor de la estrella.
Esto no solo sugiere que las nubes de polvo agrupadas podrían no ser una buena opción para explicar las estrellas peculiarmente atenuadas, sino que también podrían ayudar a dilucidar los procesos que conducen a la formación de un sistema planetario completo, incluido el nuestro.
«Al observar los discos de escombros polvorientos alrededor de las estrellas jóvenes, esencialmente podemos mirar hacia atrás en el tiempo y ver los procesos que pueden haber dado forma a nuestro propio Sistema Solar», dijo. Su dijo.
«Al conocer el resultado de las colisiones en estos sistemas, también podemos tener una mejor idea de la frecuencia con la que se forman planetas rocosos alrededor de otras estrellas».
El equipo continuará monitoreando HD 166191 para ver si puede detectar cambios más fascinantes en su cubierta polvorienta.
La investigación fue publicada en El diario astrofísico.
