El Telescopio Espacial James Webb (JWST) vio Beta Pictoris como nunca antes, capturando una estructura nunca antes vista que le dio al joven sistema planetario una cola de gato polvorienta.
Situada a 63 años luz de nosotros, Beta Pictoris es una estrella dos veces más grande que el Sol y ocho veces más brillante, rodeada por un disco de gas y polvo, donde hay evidencias de formación de planetas.
Beta Pictoris fue el primer sistema planetario alrededor del cual los astrónomos descubrieron un disco de polvo formado por restos de colisiones de asteroides y planetesimales durante los violentos años de formación del sistema. Luego, utilizando el Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos detectaron un segundo disco de escombros y material en el sistema Beta Picturis.
Ahora, utilizando los instrumentos del telescopio espacial James Webb, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI), un equipo de astrónomos ha descubierto otra capa de estructura en el sistema, en forma de una rama muy inclinada de polvo que se extiende desde el suroeste. Parte de un disco de desechos secundario.
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«Beta Pictoris es el disco de escombros que lo tiene todo: contiene una estrella cercana y muy brillante que podemos estudiar muy bien», dijo la líder del equipo de estudio Isabel Rebolledo, científica del Centro de Astrobiología de España. Dijo en un comunicado.
“Aunque hubo observaciones previas desde la Tierra en este rango de longitud de onda, no tenían la sensibilidad y resolución espacial que tenemos ahora con el Telescopio Espacial James Webb, por lo que no detectaron esta característica”, agregó Rebolledo.
La cola del gato Beta pictoris solo se le apareció a MIRI porque brilla más en la luz infrarroja media, lo que también puede explicar por qué no estaba allí antes.
Rebolledo y su equipo también notaron otra ventaja en Beta Pictoris. Vieron una diferencia de temperatura entre los dos discos del sistema planetario, lo que sugiere que pueden tener composiciones diferentes.
«No esperábamos que el telescopio espacial James Webb revelara que hay dos tipos diferentes de material alrededor de Beta Picturis, pero MIRI nos ha demostrado claramente que el material en el disco secundario y en la cola del gato está más caliente que el disco principal», dijo El coautor de la investigación, Christopher Stark, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Maryland, en el mismo comunicado. «El polvo que forma este disco y cola debe ser muy oscuro, por lo que no podemos verlo fácilmente en longitudes de onda visibles o en el infrarrojo cercano, pero en el infrarrojo medio brilla».
El equipo plantea la hipótesis de que el disco de temperatura más caliente está compuesto de un material oscuro y muy poroso similar al que se ve en las superficies de los cometas y asteroides de nuestro sistema solar, conocido como «material refractario orgánico».
¿Qué hizo el nudo en la cola del gato cósmico?
Mientras que los conductistas animales creen que los gatos ponen rizos en sus colas extendidas verticalmente como saludo o para indicar amistad o alegría, Rebolledo y sus colegas no están seguros de qué le da forma a la cola de este gato cósmico. Esta característica curva no es algo que se vea en discos de material que se encuentran en otros sistemas de nacimiento planetarios.
Para desvelar el misterio de la cuna de este gato, el equipo diseñó varios escenarios para intentar recrear la estructura de la cola de un gato y así explicar su origen.
«Las características de la cola del gato son muy inusuales y la curvatura era difícil de reproducir con un modelo dinámico», explicó Stark. «Nuestro modelo requiere polvo que pueda ser expulsado del sistema muy rápidamente, lo que nuevamente sugiere que está hecho de materia orgánica refractaria».
Esta investigación llevó al equipo a determinar que la cola del gato probablemente fue causada por un evento productor de polvo que ocurrió hace sólo unos 100 años desde nuestro punto de vista aquí en la Tierra.
«Algo sucede, como una colisión, y se produce una gran cantidad de polvo», dijo en el comunicado el coautor de la investigación Marshall Perrin, del Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore. «Al principio, el polvo viaja en la misma dirección orbital que su fuente, pero luego también comienza a extenderse».
Perrin añadió que la luz de la estrella empuja las partículas de polvo más pequeñas y delicadas lejos de la estrella más rápidamente, mientras que los granos más grandes son más difíciles de desplazar y por lo tanto no se mueven tanto, creando largos zarcillos de polvo.
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En cuanto al ángulo agudo en el que la cola de polvo sobresale del disco de escombros, Rebolledo y sus colegas creen que se trata simplemente de una ilusión óptica causada por el ángulo en el que el telescopio espacial James Webb observó Beta Pictoris. El ángulo real en el que se extiende la trayectoria del polvo desde el disco de escombros es de sólo 5 grados.
Teniendo en cuenta el brillo de esta característica recién descubierta, los astrónomos también pudieron determinar que el polvo en la cola equivale a la masa de un asteroide de tamaño mediano en el cinturón principal entre Júpiter y Marte y se extiende alrededor de 9,9 mil millones de metros de largo. millas (16 mil millones de kilómetros).
La formación de polvo que dio a Beta Pictoris su característica felina también puede ser responsable de otra propiedad extraña del sistema. Los investigadores creen que la misma colisión puede ser la causa de la asimetría en Beta Picturis que fue observada previamente en 2014 por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Esta asimetría toma la forma de una masa de monóxido de carbono, que se encuentra junto a la cola del gato. Debido a que la radiación de la estrella central no debería tardar más de un siglo en romper la masa de monóxido de carbono, el hecho de que aún quede una concentración de gas podría ser evidencia del mismo evento.
«Nuestra investigación sugiere que Beta Pic puede ser más activo y caótico de lo que pensábamos anteriormente», concluyó Stark. «El telescopio espacial James Webb sigue sorprendiéndonos, incluso cuando observamos objetos bien estudiados. Tenemos una ventana completamente nueva a estos sistemas planetarios».
La investigación del equipo fue presentada esta semana durante la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans.
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