Disco protoplanetario que rodea a la estrella HL Tauri.

Revolucionarias imágenes de ALMA revelan una génesis planetaria.

Esta es la imagen más completa obtenida por ALMA - más precisa que las que se toman rutinariamente en luz visible con el telescopio espacial Hubble de NASA / ESA. En ella vemos el disco protoplanetario que rodea a la joven estrella HL Tauri. Estas nuevas observaciones de ALMA revelan subestructuras dentro del disco que nunca antes se veían, e incluso las posibles posiciones de los planetas en las manchas oscuras dentro del sistema. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

Esta nueva imagen de ALMA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, revela detalles extraordinarios que nunca antes se habían visto en un disco de formación de planetas alrededor de una estrella joven. Estas son las primeras observaciones para las que se ha utilizado ALMA en su configuración casi completa, y las imágenes más precisas hechas nunca en longitudes de onda submilimétricas. Los nuevos resultados son un enorme paso adelante en la observación de cómo se desarrollan los discos protoplanetarios y cómo se forman los planetas.

Para sacar el máximo partido de ALMA en su nueva y potente configuración, los investigadores decidieron apuntar las antenas hacia HL Tauri, una estrella joven rodeada por un disco de polvo [1] y situada a unos 450 años luz de distancia. La imagen resultante supera todas las expectativas y revela finos detalles inesperados en el disco de material sobrante tras el nacimiento de la estrella. La imagen muestra una serie de anillos concéntricos brillantes, separados por huecos [2].

"Lo que hemos observado es, casi con total seguridad, el resultado de la formación de cuerpos planetarios jóvenes en el disco. Esto resulta sorprendente, ya que no se espera que estrellas jóvenes de este tipo tengan grandes cuerpos planetarios capaces de producir las estructuras que vemos en las imágenes", afirma Stuartt Corder, Subdirector de ALMA.

Esta imagen compara el tamaño del Sistema Solar con HL Tauri y el disco
protoplanetario que la rodea. Aunque la estrella es mucho menor que el Sol,
el disco alrededor de HL Tauri se extendió hasta casi tres veces la distancia
que separa a Neptuno de nuestro Sol. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

"Cuando vimos por primera vez esta imagen, nos quedamos asombrados por el espectacular nivel de detalle. HL Tauri no tiene más de un millón años, y sin embargo su disco ya parece estar lleno de planetas en formación. Esa imagen sola va a revolucionar las teorías de formación planetaria", explicó Catherine Vlahakis, Subdirectora del programa científico de ALMA e Investigadora Principal de la campaña de larga base de ALMA.

El disco de HL Tauri aparece mucho más desarrollado de lo que se esperaría por la edad del sistema. Por tanto, la imagen de ALMA también sugiere que el proceso de formación planetaria puede ser más rápido de lo que se pensaba.

Una resolución tan alta sólo puede lograrse con las capacidades de larga base de ALMA, lo cual proporciona nueva información que es imposible obtener con cualquier otra instalación, ni siquiera con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA. "La logística y la infraestructura necesarias para colocar las antenas en ubicaciones tan separadas las unas de la otras, han requerido de un esfuerzo de coordinación sin precedentes, llevado a cabo por un equipo internacional de expertos, formado por ingenieros y científicos", explica el Director de ALMA, Pierre Cox. "Esta configuración cumple con uno de los objetivos más ambiciosos de ALMA y marca un impresionante hito tecnológico, científico y de ingeniería".

Las estrellas jóvenes como HL Tauri, nacen en nubes de gas y fino polvo, en las regiones que han colapsado bajo los efectos gravitatorios, formando densos núcleos calientes que, finalmente, se encienden, convirtiéndose en estrellas jóvenes. Inicialmente, estas estrellas jóvenes quedan envueltas en el gas y el polvo restantes que quedan en el disco, conocido como disco protoplanetario.

Tras numerosas colisiones, las partículas de polvo se pegan, creciendo en grumos del tamaño de granos de arena y guijarros. En última instancia, en el disco pueden formarse asteroides, cometas e incluso planetas. Los planetas jóvenes irrumpirán en el disco y crearán anillos, brechas y agujeros como los que se ven en las estructuras observadas ahora por ALMA [3].

La investigación de estos discos protoplanetarios es esencial para nuestra comprensión de cómo se formó la Tierra en el Sistema Solar. Observar las primeras etapas de la formación de planetas alrededor de HL Tauri puede enseñarnos qué aspecto tenía nuestro propio sistema planetario hace más de 4.000 millones de años, cuando se formó.

"La mayoría de lo que sabemos hoy en día sobre la formación de planetas se basa en la teoría. Hasta ahora, imágenes con este nivel de detalle solo eran posibles gracias a simulaciones de ordenador o ilustraciones. Esta imagen de alta resolución de HL Tauri demuestra lo que puede lograr ALMA cuando opera en su configuración más grande, e inicia una nueva era en la exploración del universo", afirma Tim de Zeeuw, Director General de ESO.

Antenas del ALMA.

Notas.

[1] Desde septiembre de 2014, ALMA ha estado observando el universo usando su línea de base más amplia, con antenas separadas por hasta 15 kilómetros. Esta campaña, denominada Long Baseline Campaign, continuará hasta el 01 de diciembre de 2014. La línea de base es la distancia entre dos de las antenas de la matriz. Como comparación, otras instalaciones que operan en longitudes de onda milimétricas cuentan con antenas separadas por no más de dos kilómetros. La distancia máxima para la línea de base de ALMA es de 16 kilómetros. Futuras observaciones en longitudes de onda más cortas lograrán mayor nitidez de imagen.

[2] Las estructuras se ven con una resolución de solo cinco veces la distancia entre el Sol y la Tierra. Esto se corresponde con una resolución angular de aproximadamente 35 milisegundos de arco, mejor de lo que habitualmente se logra con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA.

[3] En luz visible, HL Tauri se esconde detrás de una envoltura masiva de gas y polvo. ALMA observa en longitudes de onda mucho más largas, lo que le permite estudiar los procesos que tienen lugar en el núcleo de esta nube.

Información adicional.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una colaboración entre Europa, América del Norte y Asia Oriental  en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado en Europa por el Observatorio Europeo Austral (ESO), en América del Norte por la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) en cooperación con Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencias (NSC) de Taiwán; y en Asia Oriental  por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y operaciones de ALMA en Europa están lideradas por ESO; en América del Norte por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI); y en Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NOAJ). El Observatorio Conjunto ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operación de ALMA.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de quince países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

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• Publicado en ESO el 6 de noviembre del 2.014.