El extraño disco de formación de planetas en torno a la estrella HD 53143

Gracias al ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un equipo de astrónomos y astrónomas obtuvo la primera imagen de un disco de escombros de la estrella cercana HD 53143 en longitudes de onda milimétricas, y el resultado dista mucho del que se esperaba. La comunidad científica esperaba que ALMA confirmara que el disco tenía el aspecto de un anillo visto de frente y con aglomeraciones de polvo. En cambio, el estudio reveló el disco más complejo y excéntrico observado hasta la fecha. Los resultados de las observaciones se presentaron recientemente en una conferencia de prensa durante una asamblea de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS, por sus siglas en inglés), celebrada en Pasadena (California, EE.UU.).

HD 53143, una estrella de unos 1.000 millones de años de edad similar al Sol, ubicada a 59,8 años-luz de la Tierra, en la constelación Carina, fue observada por primera vez con una cámara avanzada del telescopio espacial Hubble (HST) en 2006. Esta estrella está rodeada por un disco de escombros, esencialmente un cinturón de cometas que orbitan alrededor de la estrella y que, al entrar  muy a menudo en colisión, van desintegrándose y generando polvo y escombros más pequeños.

La comunidad científica creía que el disco de escombros de HD 53143 sería un anillo similar a un disco de escombros que rodea nuestro Sol y que se conoce como Cinturón de Kuiper.

Las nuevas observaciones de HD 53143 se llevaron a cabo con los receptores ultrasensibles de Banda 6 del ALMA (un observatorio coadministrado por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos), y revelaron que el disco de escombros de este sistema estelar en realidad es considerablemente excéntrico. En los discos de escombros con forma de anillo, la estrella suele encontrarse cerca del centro o en pleno centro del disco. En el caso de discos excéntricos con forma elíptica, en cambio, la estrella se ubica cerca de uno de los focos de la elipsis, lejos del centro. Esto es precisamente lo que sucede en el caso de HD 53143, y que no se había observado en estudios coronográficos anteriores porque los coronógrafos bloquean a propósito la luz de la estrella observada con el fin de permitir una mejor observación de los objetos aledaños. El sistema estelar también podría albergar un segundo disco y al menos un planeta.

“Hasta ahora nunca se había observado un disco de escombros con una estructura tan compleja. Además de ser una elipsis con una estrella cerca de uno de los focos, probablemente también tiene un segundo disco interno desalineado o inclinado con respecto al disco externo”, explica Meredith MacGregor, profesora del Centro de Astrofísica y Astronomía Espacial (CASA) y del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias (APS) de la Universidad de Colorado en Boulder, Estados Unidos, y autora principal del estudio. “Para que se genere esta estructura tiene que haber uno o más de un planeta cuya fuerza gravitacional está perturbando el material del disco”.

Meredith MacGregor subraya que el disco de HD 53143 es el disco de escombros más excéntrico observado hasta ahora, al presentar el doble de excentricidad que el disco de escombros de Fomalhaut, cuya imagen completa fue obtenida por MacGregor en longitudes de onda milimétricas usando el ALMA en 2017. “Hasta ahora no hemos encontrado muchos discos con un nivel significativo de excentricidad. Por lo general, no esperamos que los discos sean demasiado excéntricos a menos que algo, como un planeta, los esté esculpiendo y obligando a adoptar esa forma. Sin esa fuerza, las órbitas suelen ser circulares, como las que vemos en nuestro sistema solar”.

Representación artística de HD 53143, una estrella similar al Sol de unos 1.000 millones de años de edad, y su disco de escombros altamente excéntrico. Cerca de un foco del disco de escombros elíptico se aprecia la estrella y un disco interno. En el extremo opuesto se ve un planeta, que el equipo científico cree que es responsable de la forma elíptica del disco debido a su fuerza gravitacional. Los discos de escombros son fósiles de los procesos de formación planetaria. Al no poder estudiar directamente el disco de nuestro sistema solar, conocido como Cinturón de Kuiper, la comunidad científica recurre a discos similares situados más lejos. (Imagen: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); M. Weiss (NRAO / AUI / NSF)

Meredith MacGregor hace hincapié en que los discos de escombros no son simples aglomeraciones de polvo y rocas dispersas por el espacio, sino registros históricos de procesos de formación planetaria que muestran cómo los sistemas planetarios evolucionan con el tiempo y proporcionan pistas sobre su futuro. “No se puede estudiar la formación de la Tierra y del sistema solar directamente, pero es posible estudiar otros sistemas de aspecto similar pero más jóvenes que el nuestro. Es un poco como mirar hacia el pasado”, explica. “Los discos de escombros son registros fosilizados de procesos de formación planetaria, y los resultados de este nuevo estudio confirman que hay mucho más por aprender sobre estos sistemas. Dicho conocimiento podría ayudarnos a entender mejor las complejas dinámicas de los sistemas estelares similares a nuestro sistema solar”.

El estudio se titula “ALMA Images the Eccentric HD 53143 Debris Disk”. Y se ha publicado en la revista académica The Astrophysical Journal Letters. (Fuente: NRAO)