El Hubble detecta por primera vez asteroides colisionando con una estrella cercana

Fuente ESA/Hubble

En un hito histórico, astrónomos que utilizaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA presenciaron por primera vez colisiones catastróficas en un sistema planetario cercano. Al observar la brillante estrella Fomalhaut, los científicos observaron el impacto de objetos masivos a su alrededor. El sistema de Fomalhaut parece estar en una crisis dinámica, similar a la que experimentó nuestro sistema solar en sus primeros cientos de millones de años tras su formación.

«Esta es sin duda la primera vez que veo un punto de luz surgir de la nada en un sistema exoplanetario», declaró el investigador principal Paul Kalas, de la Universidad de California en Berkeley. «Está ausente en todas nuestras imágenes anteriores del Hubble, lo que significa que acabamos de presenciar una violenta colisión entre dos objetos masivos y una enorme nube de escombros, algo nunca visto en nuestro propio sistema solar hoy en día. ¡Increíble!»

A tan solo 25 años luz de la Tierra, Fomalhaut es una de las estrellas más brillantes del cielo nocturno. Ubicado en la constelación de Piscis Austrinus, también conocido como el Pez Austral, es más masivo y brillante que el Sol y está rodeado por varios cinturones de escombros polvorientos.

En 2008, los científicos utilizaron el Hubble para descubrir un posible planeta alrededor de Fomalhaut, convirtiéndolo en el primer sistema estelar con un posible planeta detectado mediante luz visible. Ese objeto, llamado Fomalhaut b, ahora parece ser una nube de polvo que se hace pasar por un planeta, resultado de la colisión de planetesimales. Durante la búsqueda de Fomalhaut b en observaciones recientes del Hubble, los científicos se sorprendieron al encontrar un segundo punto de luz en una ubicación similar alrededor de la estrella. A este objeto lo denominan «fuente circunestelar 2» o «cs2», mientras que el primer objeto ahora se conoce como «cs1».

Abordando los misterios de las colisiones de planetesimales

Por qué los astrónomos observan estas dos nubes de escombros tan cerca una de la otra es un misterio. Si las colisiones entre asteroides y planetesimales fueran aleatorias, cs1 y cs2 deberían aparecer por casualidad en lugares no relacionados. Sin embargo, su ubicación es curiosamente cercana a lo largo de la parte interna del disco de escombros exterior de Fomalhaut.

Otro misterio es por qué los científicos han presenciado estos dos eventos en un período de tiempo tan corto. «La teoría anterior sugería que debería haber una colisión cada 100.000 años, o más. Aquí, en 20 años, hemos visto dos», explicó Kalas. «Si tuvieras una película de los últimos 3.000 años, acelerada para que cada año fuera una fracción de segundo, imagina cuántos destellos verías durante ese tiempo. El sistema planetario de Fomalhaut brillaría con estas colisiones». Las colisiones son fundamentales para la evolución de los sistemas planetarios, pero son poco frecuentes y difíciles de estudiar.

“Lo emocionante de esta observación es que permite a los investigadores estimar tanto el tamaño de los cuerpos en colisión como su número en el disco, información casi imposible de obtener por otros medios”, afirmó el coautor Mark Wyatt, de la Universidad de Cambridge (Inglaterra). “Nuestras estimaciones sitúan los planetesimales destruidos para crear cs1 y cs2 en tan solo 30 kilómetros de tamaño, e inferimos que hay 300 millones de objetos de este tipo orbitando el sistema de Fomalhaut”.

“El sistema es un laboratorio natural para investigar el comportamiento de los planetesimales al colisionar, lo que a su vez nos revela de qué están hechos y cómo se formaron”, explicó Wyatt.

Consejo de reflexión

La naturaleza transitoria de cs1 y cs2 de Fomalhaut plantea desafíos para futuras misiones espaciales destinadas a obtener imágenes directas de exoplanetas. Estos telescopios podrían confundir nubes de polvo como cs1 y cs2 con planetas reales.

“Fomalhaut cs2 se ve exactamente como un planeta extrasolar que refleja la luz estelar”, dijo Kalas. “Lo que aprendimos al estudiar cs1 es que una gran nube de polvo puede camuflarse como un planeta durante muchos años. Esto es una advertencia para futuras misiones que buscan detectar planetas extrasolares en luz reflejada”.

Mirando hacia el futuro

Kalas y su equipo han recibido tiempo del Hubble para monitorear cs2 durante los próximos tres años. Quieren observar cómo evoluciona: ¿se desvanece o se vuelve más brillante? Al estar más cerca del cinturón de polvo que cs1, es más probable que la nube de cs2 en expansión comience a encontrarse con otro material en el cinturón. Esto podría provocar una avalancha repentina de más polvo en el sistema, lo que podría aumentar el brillo de toda el área circundante.

“Rastrearemos cs2 para detectar cualquier cambio en su forma, brillo y órbita a lo largo del tiempo”, dijo Kalas. “Es posible que cs2 comience a adquirir una forma más ovalada o cometaria a medida que los granos de polvo son empujados hacia afuera por la presión de la luz estelar”.

El equipo también utilizará la cámara NIRCam (Cámara de Infrarrojos Cercanos) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA para observar cs2. La NIRCam del Webb puede proporcionar información de color que puede revelar el tamaño de los granos de polvo de la nube y su composición. Incluso puede determinar si la nube contiene hielo de agua.

El Hubble y el Webb son los únicos observatorios capaces de este tipo de imágenes. Mientras que el Hubble observa principalmente en longitudes de onda visibles, el Webb podría observar cs2 en el infrarrojo. Estas longitudes de onda diferentes y complementarias son necesarias para proporcionar una amplia investigación multiespectral y una imagen más completa del misterioso sistema de Fomalhaut y su rápida evolución.

Referencia

• Paul Kalas et al., A second planetesimal collision in the Fomalhaut system.Science0,eadu6266 DOI: 10.1126/science.adu6266