Los planetas de Fomalhaut, mucho más pequeños de lo que se pensaba

Un nuevo observatorio ha dado a los astrónomos una información fundamental para dar un paso adelante en el conocimiento de un sistema planetario cercano y ha proporcionado claves importantes sobre cómo este tipo de sistemas se forman y evolucionan. Utilizando a ALMA, los astrónomos han descubierto que los planetas que orbitan la estrella Fomalhaut deben ser mucho más pequeños de lo que se pensaba en un principio. Este es el primer resultado científico de ALMA publicado en su primer periodo de observaciones, abiertas a astrónomos de todo el mundo.

Anillo de polvo alrededor de la estrella Fomalhaut visto por ALMA. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Imagen en luz visible: Telescopio Espacial Hubble (NASA/ESA).

El descubrimiento ha sido posible gracias a las imágenes extremadamente precisas que ALMA obtuvo de un disco o anillo de polvo que orbita Fomalhaut, que se encuentra a unos 25 años-luz de la Tierra. Esto ayuda a resolver una controversia surgida tras los datos obtenidos por investigadores que estudiaron anteriormente este sistema. Las imágenes de ALMA muestran que, tanto el borde exterior como el interior del fino disco de polvo, tienen cantos muy definidos. Este hecho, combinado con las simulaciones hechas por ordenador, llevó a los investigadores a la conclusión de que las partículas de polvo en el disco se mantienen dentro del mismo por el efecto gravitatorio de dos planetas; uno que se encuentra más cerca de la estrella que el propio disco y otro más alejado^[1].

Sus cálculos también indicaban el posible tamaño de los planetas, más grandes que Marte pero no mayores que unas cuantas veces el tamaño de la Tierra. Esto implica un tamaño mucho menor al inicialmente planteado por los astrónomos. En 2008, una imagen del Telescopio Hubble de la NASA/ESA reveló el planeta interior (que se creía mayor que Saturno, el segundo planeta más grande de nuestro Sistema Solar). Sin embargo, observaciones realizadas posteriormente con telescopios infrarrojos no lograron detectar el planeta.

Esto llevó a algunos astrónomos a dudar de la existencia del planeta captado en la imagen del Hubble. La imagen del rango óptico obtenida por el Hubble también detectó granos de polvo muy pequeños que eran empujados hacia el exterior por la radiación de la estrella, emborronando así la estructura del disco de polvo. Las observaciones de ALMA, en longitudes de onda mayores que las del rango visible, detectaron granos de polvo más grandes –de alrededor de un milímetro de diámetro- que no eran empujados por la radiación estelar. Revelan claramente los marcados bordes del disco y su estructura en forma de anillo, lo cual indica el efecto gravitatorio ejercido por dos planetas.

“Combinando las observaciones de ALMA de la forma del anillo con los modelos hechos por ordenador, podemos poner límites muy precisos a las masas y las órbitas de cualquier planeta que esté cerca el anillo”, afirma Aaron Boley (un Becario Sagan de la Universidad de Florida, EE.UU.) quien ha liderado este estudio. “Las masas de estos planetas deben ser pequeñas; de otro modo los planetas habrían destruido el anillo,” añadió. Los científicos afirman que el pequeño tamaño de los planetas explica por qué las observaciones llevadas a cabo con anterioridad en el rango infrarrojo no pudieron detectarlos.

Las investigaciones de ALMA demuestran que la anchura del anillo es de unas 16 veces la distancia del Sol a la Tierra, y su grosor es de tan solo una séptima parte de su anchura. “El anillo es incluso más estrecho y fino de lo que se pensaba en un principio”, afirmó Matthew Payne, también de la Universidad de Florida.

Planetas guiando material a través de un estrecho anillo alrededor de Fomalhaut. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/B. Saxton.

El anillo está a una distancia de su estrella equivalente a 140 veces la distancia Sol-Tierra. En nuestro propio Sistema Solar, Plutón se encuentra unas 40 veces más lejos del Sol que la Tierra. “Debido al pequeño tamaño de los planetas que se encuentran cerca de este anillo y a la gran distancia que los separa de su estrella, están entre los planetas más fríos orbitando una estrella normal encontrados hasta el momento”, añadió Aaron Boley.

Los científicos observaron el sistema Fomalhaut en septiembre y octubre de 2011, cuando solo una cuarta parte de las 66 antenas de ALMA estaba disponible. Cuando se finalice la construcción el próximo año, el sistema completo será mucho más efectivo. Incluso en esta etapa inicial (“Early Science phase“), ALMA ha sido lo suficientemente potente como para revelar la secreta estructura que había permanecido oculta a los anteriores observadores de ondas milimétricas.

“Puede que ALMA esté aún en construcción, pero ya es el telescopio más potente de su tipo. Esto es solo el principio de una nueva y emocionante era en el estudio de la formación de discos y planetas en torno a otras estrellas”, concluye el astrónomo de ESO y miembro del equipo Bill Dent (ALMA, Chile).

Nota: 
[1] El primero en observar el efecto por el cual los planetas o lunas hacen que el anillo de polvo tenga los bordes tan definidos fue la sonda Voyager, que voló sobre Saturno y tomó imágenes muy detalladas de su sistema de anillos. Podemos encontrar otro ejemplo en nuestro Sistema Solar: uno de los anillos del planeta Urano permanece perfectamente confinado entre las lunas Cordelia y Ofelia, exactamente del mismo modo en que los observadores que han utilizado ALMA proponen que ocurre con el anillo que hay en torno a Fomalhaut. Las lunas que hacen que el anillo alrededor del planeta quede definido de ese modo se apodan “lunas pastor”. Los efectos gravitacionales ejercidos por las lunas o planetas son los que hacen que el anillo de polvo quede delimitado. Un planeta en la parte interior del anillo orbita la estrella más rápido que las partículas de polvo del interior del anillo. Su gravedad añade energía a las partículas, empujándolas hacia el exterior. Un planeta en la parte exterior del anillo se mueve más despacio que las partículas de polvo, y su gravedad hace que disminuya la energía de las partículas, haciendo que estas caigan ligeramente hacia el interior.

Fuente: Cosmo Noticias - ESO