Beta Pictoris, un joven sistema planetario a sólo 63 años luz de distancia, continúa intrigando a los científicos incluso después de décadas de estudio intensivo. Contiene el primer disco de polvo fotografiado alrededor de otra estrella: un disco de escombros producido por colisiones entre asteroides, cometas y planetas. Las observaciones realizadas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA revelaron un segundo disco de escombros en el sistema, inclinado con respecto al disco exterior, que fue visto primero. Ahora, un equipo de astrónomos que utiliza el telescopio espacial James Webb de la NASA para obtener imágenes del sistema Beta Pictoris (Beta Pic) ha descubierto una nueva estructura nunca antes vista.
Un equipo dirigido por Isabel Rebolido del Centro de Astrobiología de España utilizó la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) y el MIRI (instrumento de infrarrojo medio) de Webb para investigar la composición de los discos de desechos principales y secundarios detectados detrás de Beta Pic. Los resultados superaron sus expectativas y revelaron una rama de polvo muy inclinada con forma de cola de gato que se extiende desde la parte suroeste del disco de escombros secundario.
Imagen: Pintor Beta del Sistema Estelar
«Beta Pictoris es un disco de escombros que lo tiene todo: tiene una estrella muy brillante y cercana que podemos estudiar bien, y un entorno circunestelar complejo con un disco multicomponente, exocometas y dos exoplanetas fotografiados», dijo Rebolido. Autor principal del estudio. «Cuando hubo observaciones anteriores desde el suelo en este rango de longitud de onda, no tenían la sensibilidad y resolución espacial que tenemos ahora con la Web, por lo que no detectaron esta característica».
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Incluso con Webb o JWST, observar el pico beta en el rango de longitud de onda correcto (en este caso, el infrarrojo medio) es fundamental para detectar la cola del gato, ya que solo apareció en los datos MIRI. Los datos del infrarrojo medio de Webb revelaron diferencias de temperatura entre los dos discos de Beta Pic, probablemente debido a diferencias en la composición.
«No esperábamos que la web revelara que hay dos tipos diferentes de material alrededor de Beta Pic, pero MIRI nos mostró claramente que el disco secundario y el material de la cola de gato son más calientes que el disco principal», dijo el coautor Christopher Stark. dicho. El autor del estudio se encuentra en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «El polvo que forma el disco y la cola debe ser muy oscuro, por lo que no lo vemos fácilmente en longitudes de onda visibles, pero en el infrarrojo medio brilla».
Para explicar las temperaturas más altas, el equipo dedujo que el polvo es un «material refractario orgánico» altamente poroso, similar al material que se encuentra en las superficies de los cometas y asteroides de nuestro sistema solar. Por ejemplo, un análisis preliminar del material muestreado del asteroide Bennu por la misión OSIRIS-REx de la NASA encontró que era muy oscuro y rico en carbono, similar a lo que MIRI detectó en Beta Pic.
Imagen: Imagen comentada
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Sin embargo, persiste una pregunta importante: ¿qué puede explicar la forma de la cola del gato, un rasgo curvo característico que se observa en los discos alrededor de otras estrellas?
En un intento de imitar la cola del gato y desentrañar sus orígenes, Rebolido y su equipo idearon varios escenarios. Aunque se necesitan más investigaciones y pruebas, el equipo presenta una sólida hipótesis de que la cola del gato es el resultado de un evento de generación de polvo que ocurrió hace poco más de cien años.
«Algo sucede, como una colisión, y se produce una gran cantidad de polvo», dijo el coautor del estudio Marshall Perrin del Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. «Al principio, el polvo sigue la misma dirección orbital que su origen, pero luego comienza a extenderse. La luz de la estrella empuja rápidamente las pequeñas y esponjosas partículas de polvo lejos de la estrella, pero los granos más grandes no se mueven tanto, creando un largo hilo de polvo.
«La característica de la cola del gato es extremadamente inusual y fue difícil reproducir la curvatura con un modelo dinámico», explicó Stark. «Nuestro modelo requiere polvo que pueda ser expulsado del sistema muy rápidamente, lo que sugiere nuevamente que está hecho de material refractario orgánico».
Animación: Creación de la cola de un gato.
El modelo preferido del equipo explica el ángulo agudo de la cola alejada del disco como una simple ilusión óptica. Nuestra perspectiva, combinada con la forma curva de la cola, crea el ángulo observado de la cola, pero de hecho, el arco del objeto sale del disco con una pendiente de sólo cinco grados. Teniendo en cuenta el brillo de la cola, el equipo estimó que la cantidad de polvo dentro de la cola del gato era equivalente a un gran asteroide del cinturón principal extendido a lo largo de 10 mil millones de millas.
Un evento reciente de producción de polvo dentro de los discos de escombros de Beta Pic explica la expansión asimétrica recientemente observada del disco interno inclinado, como se muestra en los datos MIRI y se ve solo en el lado opuesto de la cola. La reciente producción de polvo por colisiones puede explicar una característica previamente identificada por el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array en 2014: un grupo de monóxido de carbono (CO) cerca de la cola del gato. Dado que la radiación de la estrella debería haber dividido el CO en unos cien años, esta concentración actual de gas es una evidencia duradera del mismo evento.
«Nuestra investigación sugiere que Beta Pic puede ser más activo y caótico de lo que pensábamos anteriormente», dijo Stark. «JWST continúa sorprendiéndonos, incluso cuando miramos objetos mejor estudiados. Tenemos una ventana completamente nueva a este sistema planetario.
Los resultados fueron presentados en una conferencia de prensa en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans, Luisiana.
Las observaciones fueron tomadas como parte del Programa de Observación de Tiempo Garantizado 1411.
El Telescopio Espacial James Webb es el observatorio científico espacial más importante del mundo. La web está resolviendo misterios en nuestro sistema solar, mirando más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas, e investigando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. WEB es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.
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