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Investigadores logran medir el tamaño de las semillas planetarias en el Observatorio ALMA

Sweetie187 (CC) Flickr
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Un equipo de astrónomos japoneses descubrió, gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una caliente y compleja masa de moléculas alrededor de una estrella recién nacida, conocida como núcleo molecular caliente.

Es el primer objeto de este tipo que se encuentra fuera de la Vía Láctea. Tiene una composición química muy diferente de los objetos del mismo tipo presentes en nuestra galaxia, lo cual constituye un indicio claro de que los procesos químicos del Universo podrían ser mucho más diversos de lo que se pensaba.

Los astrónomos creen que los planetas se forman a partir de la aglomeración de partículas de polvo y gas, sin embargo desconocen los detalles de este proceso.

Uno de los principales enigmas es cómo unas partículas de polvo de apenas un micrómetro se unen para formar planetas rocosos de 10.000 kilómetros. La dificultad para medir el tamaño de las partículas ha impedido a los astrónomos hacer un seguimiento del crecimiento del polvo.

Representación artística de un anillo de polvo alrededor de la joven estrella HD 142527. El polvo existente alrededor de la estrella presenta una distribución asimétrica. Créditos: NAOJ
Representación artística de un anillo de polvo alrededor de la joven estrella HD 142527. El polvo existente alrededor de la estrella presenta una distribución asimétrica. Créditos: NAOJ

Akimasa Kataoka, investigador becado por la Fundación Humboldt que se desempeña en la Universidad de Heidelberg y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), asumió este desafío. Junto con sus colaboradores, el investigador había predicho que, alrededor de las estrellas jóvenes, las ondas de radio emitidas por las partículas de polvo tienen características de polarización únicas.

El equipo también señaló que la intensidad de las emisiones polarizadas permite calcular el tamaño de las partículas de polvo mejor que otros métodos.

Para poner a prueba su teoría, el equipo encabezado por Kataoka observó la joven estrella HD 142527 con ALMA y descubrió, por primera vez, el patrón de polarización único del disco de polvo que la rodea. Tal como habían predicho, la polarización presenta una dirección radial en gran parte del disco, pero en los bordes esta se vuelve perpendicular a la dirección radial.

Disco de polvo que rodea la joven estrella HD 142527 observado con ALMA. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.
Disco de polvo que rodea la joven estrella HD 142527 observado con ALMA. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.

Al comparar la intensidad medida de las emisiones polarizadas con las predicciones teóricas, los investigadores determinaron que las partículas de polvo tienen como máximo 150 micrómetros.

Esta es la primera vez que se calcula el tamaño del polvo a partir de la polarización. Para sorpresa de los investigadores, el tamaño calculado es más de 10 veces más pequeño de lo que se había predicho.

“En los estudios anteriores, los astrónomos habían calculado el tamaño a partir de las emisiones de radio suponiendo que las partículas de polvo son esféricas”, explica Kataoka.

“En nuestro estudio, observamos las ondas de radio dispersas a través de la polarización, que proporciona información independiente a la de la emisión térmica del polvo. Esta diferencia tan grande en el tamaño de las partículas de polvo significa que los cálculos anteriores pueden ser erróneos”, sostiene.

Patrón de polarización alrededor de la joven estrella HD 142527 obtenido por ALMA. Los contornos muestran la intensidad total de las emisiones de polvo y la imagen a colores muestra la intensidad de las emisiones polarizadas. Las barras blancas muestran la dirección de la polarización. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.
Patrón de polarización alrededor de la joven estrella HD 142527 obtenido por ALMA. Los contornos muestran la intensidad total de las emisiones de polvo y la imagen a colores muestra la intensidad de las emisiones polarizadas. Las barras blancas muestran la dirección de la polarización. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.

Para resolver esta contradicción, el equipo consideró la existencia de partículas de polvo esponjosas y de formas complejas, en vez de limitarse a partículas esféricas.

A nivel macroscópico estas partículas son grandes, pero a nivel microscópico, cada diminuta sección de una partícula de polvo emite ondas de radio y genera una polarización de características únicas. En este estudio, los astrónomos determinaron estas características “microscópicas” mediante observaciones de polarización. Esto podría motivar a los astrónomos a reinterpretar datos de observaciones anteriores

“La fracción de polarización de las ondas de radio del disco de polvo alrededor de HD 142527 corresponde apenas a un pequeño porcentaje. Gracias a la alta sensibilidad de ALMA, pudimos detectar estas señales tan débiles para obtener información sobre el tamaño y la forma de las partículas de polvo”, explica Kataoka.

“Este es el primer paso en la investigación sobre la evolución del polvo con polarimetría, y creo que el futuro nos deparará grandes hallazgos”, precisó.

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