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Disco de escombros

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 ( en inglés americano ) o disco de escombros ( en 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 pueden producirse y mantenerse 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 con luz infrarroja y buscando un exceso de radiación además de la emitida por la estrella. Se infiere que este exceso es radiación de la estrella que ha sido absorbida por el polvo del disco y luego re-irradiada como energía infrarroja. [3]

Los discos de escombros se describen a menudo 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 (UA); 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 UA de la estrella central. Este polvo a veces se llama polvo exozodiacal por analogía con el polvo zodiacal del Sistema Solar.

Historial de observación

Imágenes del VLT y el Hubble del disco alrededor de AU Microscopii . [4]

En 1984, el satélite IRAS detectó un disco de escombros alrededor de la estrella Vega . Inicialmente se creyó 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 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, las imágenes directas del disco Beta Pictoris mostraron irregularidades en el polvo, que se atribuyeron a perturbaciones gravitacionales de un exoplaneta invisible . [5] Esa explicación se confirmó 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 se sabe que 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 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 sobre la detección de 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 obtención 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 de un disco de escombros que pasó 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 orbitan alrededor de ellas 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 .

Origen

Discos de escombros detectados en imágenes de archivo del HST de estrellas jóvenes, HD 141943 y HD 191089 , utilizando procesos de obtención de imágenes mejorados (24 de abril de 2014). [10]

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 rica en gas y con forma de disco. A partir de este material se forman planetesimales , que pueden continuar acrecentando otros planetesimales y material del 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 se limpia por la presión de radiación y otros procesos. Luego, se puede generar polvo de segunda generación alrededor de la estrella por colisiones entre los planetesimales, que forman un disco a partir de los escombros resultantes. En algún momento durante su vida, al menos el 45% de estas estrellas están rodeadas por un disco de escombros, que luego se puede detectar por la emisión térmica del polvo utilizando 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 escombros típicos contienen granos pequeños de entre 1 y 100  μm de tamaño. Las colisiones desgastarán 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 se desplacen en espiral hacia el interior. Ambos procesos limitan la vida útil del disco a 10  millones de años o menos. Por lo tanto, para que un disco permanezca intacto, se necesita un proceso para reponerlo continuamente. Esto puede ocurrir, por ejemplo, por medio de colisiones entre cuerpos más grandes, seguidas de una cascada que desgasta los objetos hasta los pequeños granos observados. [13]

Para que se produzcan colisiones en un disco de escombros, los cuerpos deben estar lo 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 la aproximación cercana de otra estrella. [13] La presencia de un disco de escombros puede indicar una alta probabilidad de que haya exoplanetas orbitando la estrella. [14] Además, muchos discos de escombros también muestran estructuras dentro del polvo (por ejemplo, grumos 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 podrían 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.

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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