Disco de polvo y escombros en órbita alrededor de una estrella.
Observación del anillo de escombros alrededor de Fomalhaut con el Telescopio Espacial Hubble . El borde interior del disco puede haber sido moldeado por la órbita de Fomalhaut b, en la parte inferior derecha.
Un disco de escombros ( inglés americano ), o disco de escombros ( inglés de la Commonwealth ), es un disco circunestelar de polvo y escombros en órbita alrededor de una estrella . A veces estos discos contienen anillos prominentes, como se ve en la imagen de Fomalhaut a la derecha. Los discos de escombros se encuentran alrededor de estrellas con sistemas planetarios maduros, incluido al menos un disco de escombros en órbita alrededor de una estrella de neutrones evolucionada . [1] Los discos de escombros también se pueden producir y mantener como restos de colisiones entre planetesimales, también conocidos como asteroides y cometas. [2]
En 2001, se había descubierto que más de 900 estrellas candidatas poseían un disco de escombros. Por lo general, se descubren examinando el sistema estelar en luz infrarroja y buscando un exceso de radiación más allá de la emitida por la estrella. Se deduce que este exceso es radiación de la estrella que ha sido absorbida por el polvo del disco y luego reirradiada como energía infrarroja. [3]
Los discos de escombros a menudo se describen como análogos masivos de los escombros del Sistema Solar . La mayoría de los discos de escombros conocidos tienen radios de 10 a 100 unidades astronómicas (AU); se parecen al cinturón de Kuiper en el Sistema Solar, aunque el cinturón de Kuiper no tiene una masa de polvo lo suficientemente alta como para ser detectado incluso alrededor de las estrellas más cercanas. Algunos discos de escombros contienen un componente de polvo más cálido ubicado a 10 AU de la estrella central. Este polvo a veces se denomina polvo exozodiacal por analogía con el polvo zodiacal del Sistema Solar.
En 1984 se detectó un disco de escombros alrededor de la estrella Vega utilizando el satélite IRAS . Inicialmente se creía que se trataba de un disco protoplanetario , pero ahora se sabe que es un disco de escombros debido a la falta de gas en el disco y a la edad de la estrella. Los primeros cuatro discos de escombros descubiertos con IRAS se conocen como los "cuatro fabulosos": Vega , Beta Pictoris , Fomalhaut y Epsilon Eridani . Posteriormente, imágenes directas del disco Beta Pictoris mostraron irregularidades en el polvo, que se atribuyeron a perturbaciones gravitacionales provocadas por un exoplaneta invisible . [5] Esa explicación fue confirmada con el descubrimiento en 2008 del exoplaneta Beta Pictoris b . [6]
Se sabe que otras estrellas que albergan exoplanetas, incluida la primera descubierta mediante imágenes directas ( HR 8799 ), también albergan discos de escombros. También se informó que la estrella cercana 55 Cancri , un sistema que también contiene cinco planetas, tenía un disco de escombros, [7] pero esa detección no pudo confirmarse. [8]
Las estructuras en el disco de escombros alrededor de Epsilon Eridani sugieren perturbaciones por parte de un cuerpo planetario en órbita alrededor de esa estrella, que pueden usarse para limitar la masa y la órbita del planeta. [9]
El 24 de abril de 2014, la NASA informó que había detectado discos de escombros en imágenes de archivo de varias estrellas jóvenes, HD 141943 y HD 191089, vistas por primera vez entre 1999 y 2006 con el Telescopio Espacial Hubble , mediante el uso de procesos de imágenes recientemente mejorados. [10]
En 2021, las observaciones de una estrella, VVV-WIT-08, que quedó oscurecida durante un período de 200 días, pueden haber sido el resultado del paso de un disco de escombros entre la estrella y los observadores en la Tierra. [11] Se informa que otras dos estrellas, Epsilon Aurigae y TYC 2505-672-1 , se eclipsan regularmente y se ha determinado que el fenómeno es el resultado de discos que las orbitan en períodos variados, lo que sugiere que VVV-WIT-08 puede ser similar y tener un período orbital mucho más largo que el que acaban de experimentar los observadores en la Tierra. VVV-WIT-08 tiene diez veces el tamaño del Sol en la constelación de Sagitario .
Durante la formación de una estrella similar al Sol, el objeto pasa por la fase T-Tauri durante la cual está rodeado por una nebulosa en forma de disco, rica en gas. A partir de este material se forman planetesimales , que pueden continuar acumulando otros planetesimales y material de disco para formar planetas. La nebulosa continúa orbitando la estrella anterior a la secuencia principal durante un período de 1 a 20 millones de años hasta que es eliminada por la presión de radiación y otros procesos. Luego se puede generar polvo de segunda generación alrededor de la estrella mediante colisiones entre los planetesimales, lo que forma un disco a partir de los escombros resultantes. Al menos el 45% de estas estrellas en algún momento de su vida están rodeadas por un disco de escombros, que luego puede detectarse mediante la emisión térmica del polvo con un telescopio infrarrojo. Las colisiones repetidas pueden hacer que un disco persista durante gran parte de la vida de una estrella. [12]
Los discos de desechos típicos contienen pequeños granos de 1 a 100 μm de tamaño. Las colisiones triturarán estos granos hasta tamaños submicrométricos, que serán eliminados del sistema por la presión de radiación de la estrella anfitriona . En discos muy tenues como los del Sistema Solar, el efecto Poynting-Robertson puede hacer que las partículas giren en espiral hacia adentro. Ambos procesos limitan la vida útil del disco a 10 Myr o menos. Por lo tanto, para que un disco permanezca intacto, se necesita un proceso para reponerlo continuamente. Esto puede ocurrir, por ejemplo, mediante colisiones entre cuerpos más grandes, seguidas de una cascada que muele los objetos hasta obtener los pequeños granos observados. [13]
Para que se produzcan colisiones en un disco de escombros, los cuerpos deben estar suficientemente perturbados gravitacionalmente como para crear velocidades de colisión relativamente grandes. Un sistema planetario alrededor de la estrella puede causar tales perturbaciones, al igual que una estrella binaria compañera o el acercamiento de otra estrella. [13] La presencia de un disco de escombros puede indicar una alta probabilidad de que exoplanetas orbiten alrededor de la estrella. [14] Además, muchos discos de escombros también muestran estructuras dentro del polvo (por ejemplo, grupos y deformaciones o asimetrías) que apuntan a la presencia de uno o más exoplanetas dentro del disco. [6] La presencia o ausencia de asimetrías en nuestro propio cinturón transneptuniano sigue siendo controvertida, aunque puedan existir. [15]
Cinturones conocidos
Se han detectado cinturones de polvo o escombros alrededor de muchas estrellas, incluido el Sol, entre ellas las siguientes:
La distancia orbital del cinturón es una distancia o rango medio estimado, basado en la medición directa a partir de imágenes o derivado de la temperatura del cinturón. La Tierra tiene una distancia media del Sol de 1 UA.
^ Wang, Z.; Chakrabarty, D.; Kaplan, DL (2006). "Un disco de escombros alrededor de una joven estrella de neutrones aislada". Naturaleza . 440 (7085): 772–775. arXiv : astro-ph/0604076 . Código Bib :2006Natur.440..772W. doi : 10.1038/naturaleza04669. PMID 16598251. S2CID 4372235.
^ "Spitzer ve las polvorientas secuelas de la colisión del tamaño de Plutón". NASA. 2005-01-10. Archivado desde el original el 8 de septiembre de 2006 . Consultado el 3 de enero de 2007 .
^ "Base de datos de discos de desechos". Observatorio Real de Edimburgo. Archivado desde el original el 10 de agosto de 2008 . Consultado el 3 de enero de 2007 .
^ "Se encuentran ondas misteriosas corriendo a través del disco de formación de planetas" . Consultado el 8 de octubre de 2015 .
^ Montón, S (2000). "Observaciones coronagráficas del espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial de Beta Pictoris". La revista astrofísica . 539 (1): 435–444. arXiv : astro-ph/9911363 . Código Bib : 2000ApJ...539..435H. doi : 10.1086/309188 .
^ ab Lagrange, AM (2012). "La posición de Beta Pictoris b en relación con el disco de desechos". Astronomía y Astrofísica . 542 : A40. arXiv : 1202.2578 . Código Bib : 2012A y A...542A..40L. doi :10.1051/0004-6361/201118274. S2CID 118046185.
^ "Los científicos de la Universidad de Arizona son los primeros en descubrir un disco de escombros alrededor de una estrella orbitada por un planeta". Ciencia diaria . 1998-10-03 . Consultado el 24 de mayo de 2006 .
^ Schneider, G.; Becklin, EE; Smith, Licenciatura en Letras; Weinberger, AJ; Silverstone, M.; Hines, DC (2001). "Observaciones coronagráficas NICMOS de 55 Cancri". La Revista Astronómica . 121 (1): 525–537. arXiv : astro-ph/0010175 . Código Bib : 2001AJ....121..525S. doi :10.1086/318050. S2CID 14503540.
^ ab Grebas, JS; Holanda, WS; Wyatt, MC; Abolladura, WRF; Robson, IE; Coulson, IM; Jenness, T.; Moriarty-Schieven, GH; Davis, GR; Butner, HM; Engranaje, WK; Dominik, C.; Walker, HJ (2005). "Estructura del disco de desechos Epsilon Eridani". La revista astrofísica . 619 (2): L187-L190. Código Bib : 2005ApJ...619L.187G. doi : 10.1086/428348 .
^ abcdHarrington , JD; Villard, Ray (24 de abril de 2014). "COMUNICADO 14-114 Astronomía forense descubre discos planetarios en el archivo Hubble de la NASA". NASA . Archivado desde el original el 25 de abril de 2014 . Consultado el 25 de abril de 2014 .
^ Carpineti, Alfredo, Estrella gigante oscurecida por un misterioso objeto "oscuro, grande y alargado" descubierto por astrónomos , IFL Science, 11 de junio de 2021
^ Thomas, Paul J. (2006). Los cometas y el origen y evolución de la vida. Avances en astrobiología y biogeofísica (2ª ed.). Saltador. pag. 104.ISBN3-540-33086-0.
^ ab Kenyon, Scott; Bromley, Benjamín (2007). "Sobrevuelos estelares y discos de desechos planetarios". Observatorio Astrofísico Smithsonian . Consultado el 23 de julio de 2007 .
^ Raymond, Sean N.; Armitage, PJ; et al. (2011). "Los discos de escombros como señales de la formación de planetas terrestres". Astronomía y Astrofísica . 530 : A62. arXiv : 1104.0007 . Código Bib : 2011A&A...530A..62R. doi :10.1051/0004-6361/201116456. S2CID 119220262.
^ de la Fuente Marcos, Carlos; de la Fuente Marcos, Raúl (1 de mayo de 2022). "Espacio de parámetros orbitales transneptunianos extremos retorcidos: se confirman asimetrías estadísticamente significativas". Avisos mensuales de las cartas de la Royal Astronomical Society . 512 (1): L6-L10. arXiv : 2202.01693 . Código Bib : 2022MNRAS.512L...6D. doi : 10.1093/mnrasl/slac012 .
^ "SIMBAD: Consulta por identificadores". Centre de Données astronomiques de Estrasburgo . Consultado el 17 de julio de 2007 .
^ Grebas, JS; Wyatt, MC; Holanda, WS; Dent, WRF (2004). "El disco de escombros alrededor de tau Ceti: un análogo masivo del cinturón de Kuiper". Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica . 351 (3): L54-L58. Código Bib : 2004MNRAS.351L..54G. doi : 10.1111/j.1365-2966.2004.07957.x .
^ ab "Los astrónomos descubren posibles nuevos sistemas solares en formación alrededor de las estrellas cercanas Vega y Fomalhaut" (Presione soltar). Centro Conjunto de Astronomía. 1998-04-21. Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2008 . Consultado el 24 de abril de 2006 .
^ Lijadoras, Robert (8 de enero de 2007). "Polvo alrededor de una estrella cercana como nieve en polvo". Noticias de UC Berkeley . Consultado el 11 de enero de 2007 .
^ Lebretón, J.; Augereau, J.-C.; Este, W.-F.; Roberge, A.; et al. (2012). "Un cinturón de Kuiper helado alrededor de la joven estrella de tipo solar HD 181327". Astronomía y Astrofísica . 539 (1): A17. arXiv : 1112.3398 . Código Bib : 2012A&A...539A..17L. doi :10.1051/0004-6361/201117714. S2CID 12704582.
^ Lisse, CM; Beichman, California; Bryden, G.; Wyatt, MC (2007). "Sobre la naturaleza del polvo en el disco de escombros alrededor de HD 69830". La revista astrofísica . 658 (1): 584–592. arXiv : astro-ph/0611452 . Código Bib : 2007ApJ...658..584L. doi :10.1086/511001. S2CID 53460002.
^ Krist, John E.; Stapelfeldt, Karl R.; et al. (octubre de 2010). "Observaciones de HST y Spitzer del anillo de escombros HD 207129". La Revista Astronómica . 140 (4): 1051–1061. arXiv : 1008.2793 . Código Bib : 2010AJ....140.1051K. doi :10.1088/0004-6256/140/4/1051. S2CID 43979052.
^ ab Kalas, Paul; Graham, James R.; Clampin, Mark C.; Fitzgerald, Michael P. (2006). "Primeras imágenes de luz dispersa de discos de desechos alrededor de HD 53143 y HD 139664". La revista astrofísica . 637 (1): L57-L60. arXiv : astro-ph/0601488 . Código Bib : 2006ApJ...637L..57K. doi :10.1086/500305. S2CID 18293244.
^ Wyatt, MC; Grebas, JS; Abolladura, WRF; Coulson, IM (2005). "Imágenes submilimétricas de un polvoriento cinturón de Kuiper alrededor de Corvi". La revista astrofísica . 620 (1): 492–500. arXiv : astro-ph/0411061 . Código Bib : 2005ApJ...620..492W. doi :10.1086/426929. S2CID 14107485.
^ Mörchen, MM; Telesco, CM; Packham, C.; Kehoe, TJJ (2006). "Resolución de infrarrojo medio de un disco de desechos de 3 AU de radio alrededor de Zeta Leporis". Cartas de diarios astrofísicos . 655 (2): L109. arXiv : astro-ph/0612550 . Código Bib : 2007ApJ...655L.109M. doi :10.1086/511955. S2CID 18073836.
^ Golimowski, D.; et al. (2007). "Observaciones y modelos del disco de escombros alrededor de K Dwarf HD 92945" (PDF) . Universidad de California, Departamento de Astronomía de Berkeley . Consultado el 17 de julio de 2007 .
^ Williams, Jonathan P. y col. (2004). "Detección de polvo frío alrededor de la estrella G2V HD 107146". Revista Astrofísica . 604 (1): 414–419. arXiv : astro-ph/0311583 . Código Bib : 2004ApJ...604..414W. doi :10.1086/381721. S2CID 18799183.
^ SU, KYL; et al. (2008). "El disco de escombros excepcionalmente grande alrededor de γ Ophiuchi". Revista Astrofísica . 679 (2): L125-L129. arXiv : 0804.2924 . Código Bib : 2008ApJ...679L.125S. doi :10.1086/589508. S2CID 9634091.
^ Marois, cristiano; MacIntosh, B.; et al. (noviembre de 2008). "Imágenes directas de múltiples planetas que orbitan la estrella HR 8799". Ciencia . 322 (5906): 1348–52. arXiv : 0811.2606 . Código Bib : 2008 Ciencia... 322.1348M. doi : 10.1126/ciencia.1166585. PMID 19008415. S2CID 206516630.(Preimpresión en exoplanet.eu Archivado el 17 de diciembre de 2008 en Wayback Machine )
^ Rígido, C.; et al. (2009). "51 Ophiuchus: un posible análogo de Beta Pictoris medido con el interferómetro Nuller de Keck". Revista Astrofísica . 703 (2): 1188-1197. arXiv : 0909.1821 . Código bibliográfico : 2009ApJ...703.1188S. doi :10.1088/0004-637X/703/2/1188. S2CID 17938884.
^ Hines, Dean C. y col. (2006). "La formación y evolución de sistemas planetarios (FEPS): descubrimiento de un sistema de desechos inusual asociado con HD 12039". La revista astrofísica . 638 (2): 1070–1079. arXiv : astro-ph/0510294 . Código Bib : 2006ApJ...638.1070H. doi :10.1086/498929. S2CID 14919914.
^ Furlán, Elise; Sargento; Calvet; bosque; D'Alessio; Hartman; Watson; Verde; et al. (2 de mayo de 2007). "HD 98800: un disco de transición de 10 millones de años". La revista astrofísica . 664 (2): 1176-1184. arXiv : 0705.0380 . Código bibliográfico : 2007ApJ...664.1176F. doi :10.1086/519301. S2CID 14027663.
^ Kalas, Pablo; Fitzgerald, Michael P.; Graham, James R. (2007). "Descubrimiento de una asimetría extrema en el disco de escombros que rodea a HD 15115". La revista astrofísica . 661 (1): L85-L88. arXiv : 0704.0645 . Código Bib : 2007ApJ...661L..85K. doi :10.1086/518652. S2CID 16599464.
^ Koerner, DW; Ressler, YO; Werner, MW; Backman, DE (1998). "Imágenes de infrarrojo medio de un disco circunestelar alrededor de HR 4796: mapeo de los escombros de la formación planetaria". Cartas de diarios astrofísicos . 503 (1): L83. arXiv : astro-ph/9806268 . Código Bib : 1998ApJ...503L..83K. doi :10.1086/311525. S2CID 12715138.
^ ab Villard, Ray; Weinberger, Alycia; Smith, Brad (8 de enero de 1999). "Las vistas del Hubble de los discos y anillos de polvo que rodean a las estrellas jóvenes dan pistas". Sitio Hubble . Consultado el 17 de junio de 2007 .
^ Meyer, señor; Backman, D. (8 de enero de 2002). "El cinturón de material alrededor de una estrella puede ser el primer paso en la formación de planetas terrestres". Universidad de Arizona, NASA. Archivado desde el original el 7 de junio de 2011 . Consultado el 17 de julio de 2007 .
Enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con los discos de escombros .
McCabe, Caer (8 de marzo de 2019). "Catálogo de discos circunestelares resueltos". JPL de la NASA . Consultado el 8 de marzo de 2019 .