Planetas, cuidado: la NASA desentierra zonas peligrosas de un cúmulo estelar

La mayoría de las estrellas se forman en conjuntos, llamados cúmulos o asociaciones, que incluyen estrellas muy masivas. Estas estrellas gigantes emiten grandes cantidades de radiación de alta energía , que puede alterar discos relativamente frágiles de polvo y gas que están en proceso de fusionarse para formar nuevos planetas.

En el cúmulo estelar Cygnus OB2, las estrellas gigantes emiten grandes cantidades de radiación de alta energía que pueden alterar discos de polvo y gas relativamente frágiles que están en proceso de fusionarse para formar nuevos planetas. Estas imágenes muestran datos de Chandra que detallan la emisión difusa de rayos X y las estrellas jóvenes, mientras que los datos infrarrojos de Spitzer revelan estrellas jóvenes y el polvo y el gas más fríos en toda la región. Estos datos se utilizaron para crear el mejor censo de estrellas jóvenes en el cúmulo. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/J. Drake et al, IR: NASA/JPL-Caltech/Spitzer; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Un equipo de astrónomos utilizó el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA , en combinación con datos ultravioleta, ópticos e infrarrojos , para mostrar dónde pueden estar algunos de los lugares más peligrosos de un cúmulo de estrellas, donde las posibilidades de formarse planetas son menores.

El objetivo de las observaciones fue Cygnus OB2, que es el gran cúmulo de estrellas más cercano a nuestro Sol, a una distancia de unos 4.600 años luz . El cúmulo contiene cientos de estrellas masivas, así como miles de estrellas de menor masa. El equipo utilizó largas observaciones de Chandra apuntando a diferentes regiones de Cygnus OB2, y el conjunto de imágenes resultante se unió para formar una sola imagen grande.

Las observaciones profundas del Chandra permitieron mapear el resplandor difuso de rayos X entre las estrellas y también proporcionaron un inventario de las estrellas jóvenes del cúmulo. Este inventario se combinó con otros que utilizan datos ópticos e infrarrojos para crear el mejor censo de estrellas jóvenes del cúmulo.

En esta nueva imagen compuesta, los datos de Chandra (púrpura) muestran la emisión difusa de rayos X y las estrellas jóvenes en Cygnus OB2, y los datos infrarrojos del ahora retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA (rojo, verde, azul y cian) revelan estrellas jóvenes y polvo y gas más fríos en toda la región.

En estos entornos estelares abarrotados de estrellas, hay grandes cantidades de radiación de alta energía producida por estrellas y planetas. Juntos, los rayos X y la intensa luz ultravioleta pueden tener un efecto devastador en los discos planetarios y los sistemas en proceso de formación.

Los discos de formación de planetas que se forman alrededor de las estrellas se desvanecen de forma natural con el tiempo. Una parte del disco cae sobre la estrella y otra se calienta con los rayos X y la radiación ultravioleta de la estrella y se evapora con el viento. Este último proceso, conocido como “fotoevaporación”, suele tardar entre 5 y 10 millones de años en el caso de las estrellas de tamaño medio antes de que el disco desaparezca. Si hay estrellas masivas cerca, que producen la mayor cantidad de rayos X y radiación ultravioleta, este proceso puede acelerarse.

Los investigadores que utilizaron estos datos encontraron evidencia clara de que los discos de formación de planetas alrededor de las estrellas efectivamente desaparecen mucho más rápido cuando están cerca de estrellas masivas que producen mucha radiación de alta energía. Los discos también desaparecen más rápidamente en regiones donde las estrellas están más juntas.

En las regiones de Cygnus OB2 con menor radiación de alta energía y menor número de estrellas, la fracción de estrellas jóvenes con discos es de alrededor del 40 %. En las regiones con mayor radiación de alta energía y mayor número de estrellas, la fracción es de alrededor del 18 %. El efecto más fuerte (es decir, el peor lugar para un posible sistema planetario) se encuentra a unos 1,6 años luz de las estrellas más masivas del cúmulo.

En otro estudio realizado por el mismo equipo se examinaron las propiedades de la emisión difusa de rayos X en el cúmulo. Se descubrió que la emisión difusa de mayor energía proviene de áreas donde los vientos de gas que se alejan de las estrellas masivas han chocado entre sí. Esto hace que el gas se caliente y produzca rayos X. La emisión menos energética probablemente proviene del gas del cúmulo que choca con el gas que lo rodea.

Hay disponibles dos artículos independientes que describen los datos de Chandra de Cygnus OB2. El artículo sobre las zonas de peligro planetario, dirigido por Mario Giuseppe Guarcello (Instituto Nacional de Astrofísica en Palermo, Italia), apareció en la edición de noviembre de 2023 de la Astrophysical Journal Supplement Series, y está disponible aquí . El artículo sobre la emisión difusa, dirigido por Juan Facundo Albacete-Colombo (Universidad de Río Negro en Argentina), se publicó en la misma edición de Astrophysical Journal Supplement, y está disponible aquí .

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

El JPL gestionó la misión del telescopio espacial Spitzer para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington hasta que la misión se retiró en enero de 2020. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Centro Científico Spitzer en Caltech. Las operaciones de la nave espacial se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Archivo Científico Infrarrojo operado por IPAC en Caltech. Caltech administra el JPL para la NASA.

Crédito Rayos X: NASA/CXC/SAO/J. Drake et al, IR: NASA/JPL-Caltech/Spitzer; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Fecha de lanzamiento: 28 de octubre de 2024, enlace publicación.