Cuando las estrellas como el Sol son adolescentes - a menos de 10 millones de años - muchos de ellos parecen perder los discos circum de polvo y gas que el que nacieron en menos tiempo del que toma el material de remolino para consolidar en planetas. Esto ha llevado a los astrónomos a la conclusión de que los sistemas solares alrededor de estrellas similares al Sol puede ser bastante raro.
Sin embargo, dos astrónomos de Vanderbilt - Jeff Bary y David Weintraub - piensan que algo más puede estar pasando. En lugar de perder sus discos, estas estrellas pueden realmente mantener los discos, mientras que los discos se hacen más y más difícil de detectar desde la Tierra como resultado directo del proceso de construcción del planeta.
En declaraciones el 27 de mayo en la reunión anual de la Sociedad Astronómica Americana en Nashville, estudiante graduado Jeff Bary presentó esta teoría alternativa y la evidencia de que él y Weintraub, profesor asociado de astronomía, se han reunido para apoyarlo.
Cuando las estrellas de tamaño medio como el Sol son jóvenes, ellos son conocidos como estrellas T Tauri. Classical estrellas T Tauri - los de menos de 3 millones de años de edad - son invariablemente acompañados de discos de gran visibilidad que proporcionan el material para la formación de planetas. La mayoría de las estrellas T Tauri mayores (llamados "desnudo" o "línea débil" estrellas T Tauri) no muestran signos de discos que rodean, sin embargo.
Según las teorías actuales, se necesita más de 10 millones de años para que se formen planetas. Eso ha llevado a los astrónomos a concluir que la mayoría de estrellas similares al Sol se deben perder su material del disco antes sistemas planetarios pueden desarrollar. Su hipótesis es que el material debe haber sido absorbido por la estrella o soplado hacia el espacio interplanetario o arrancada por la atracción gravitatoria de una estrella cercana en los primeros millones de años de existencia de la estrella.
Debido a que son más propensos a emitir rayos X, mucho más desnudas estrellas T Tauri han descubierto que sus primos, clásicos más jóvenes. Esto sugiere que el mecanismo o mecanismos, que destruye los discos T Tauri es relativamente común.
Esta imagen no se sienta bien con Weintraub, sin embargo. "Acercarse desde un punto de vista la evolución planetaria, no he estado a gusto con algunos de los supuestos subyacentes," dice.
Esto se debe a los modelos actuales no toman la evolución de los discos protoplanetarios en cuenta. Los discos densos de polvo y gas que rodea clásicas estrellas T Tauri son fácilmente visibles porque el polvo se ilumina brillantemente en la región infrarroja del espectro. Aunque la luz infrarroja es invisible a simple vista, es fácilmente detectable con telescopios especialmente equipados.
Con el tiempo, el material del disco debe comenzar aglomerar en objetos sólidos llamados planetesimales. A medida que crecen los planetesimales, una cantidad cada vez mayor de la masa en el disco se queda atrapado dentro de estos objetos sólidos donde no pueda emitir luz directamente hacia el espacio. Los constituyentes del disco que los astrónomos saben cómo detectar - pequeños granos de moléculas de polvo y monóxido de carbono - deben desaparecer rápidamente durante los primeros pasos de la construcción de planetas.
"En lugar de la disipación de material del disco," dice Bary, "puede simplemente hacerse invisible a nuestros instrumentos."
Para probar su hipótesis, Weintraub y Bary comenzaron a buscar maneras de determinar si realmente existen tales "discos protoplanetarios invisibles".
Ellos decidieron que el mejor enfoque experimental fue para buscar evidencia de hidrógeno molecular, el componente principal del disco protoplanetario, que debe persistir mucho más tiempo que los granos de polvo y monóxido de carbono. Por desgracia, el hidrógeno molecular es muy difícil de estimular en la emisión de luz: Debe ser calentado a una temperatura elevada antes de que se emiten luz infrarroja.
El hecho de que las estrellas T Tauri son también fuentes de rayos X fuertes dio Weintraub y Bary una idea. Tal vez los rayos X procedentes de la estrella podrían actuar como una fuente de energía capaz de estimular el hidrógeno molecular. Para producir suficiente luz para ser vista desde la Tierra, sin embargo, el hidrógeno molecular no puede ser obligado a desempolvar granos y tiene que estar en una densidad adecuada. El estudio de diversas teorías de la formación de los planetas, se convencieron de que pueden existir las condiciones adecuadas en el grueso región del disco aproximadamente a la misma distancia que Júpiter y Saturno giran alrededor del sol.
El siguiente paso era conseguir tiempo de observación en un telescopio grande para poner su teoría fuera de la corriente principal de la prueba. Después de repetidos rechazos, finalmente fueron asignados tiempo de visión en el telescopio de cuatro metros en el Observatorio Astronómico Óptico Nacional en Kitt Peak, Arizona. Cuando finalmente tomaron el control del telescopio y lo apuntó hacia uno de sus principales objetivos - una estrella T Tauri desnudo, al parecer sin disco llamado DoAr21 - encontraron la débil señal de que estaban buscando.
"Encontramos evidencia de moléculas de hidrógeno donde se pensaba que no hay moléculas de hidrógeno a existir", dice Weintraub.
Cuando Bary calcula la cantidad de hidrógeno que participan en la producción de esta señal, sin embargo, se le ocurrió de una milmillonésima parte de la masa del Sol, ni siquiera lo suficiente para que la Luna. Ellos creen que han detectado sólo la punta del iceberg, ya que la mayor parte del gas de hidrógeno no irradiar en el infrarrojo. Pero el cálculo plantea la cuestión de si el hidrógeno molecular que detectan es parte de un disco protoplanetario completo o sólo sus oscuros restos.
A raíz de esta observación inicial, los astrónomos encontraron las mismas líneas de emisión en torno a tres clásicas estrellas T Tauri con discos protoplanetarios visibles. La fuerza de las líneas de emisión de hidrógeno en los tres es comparable a la que se mide a DoAr21. Además, se han calculado la relación entre la masa de las moléculas de hidrógeno que están produciendo las emisiones infrarrojas y la masa de todo el disco en los tres sistemas. Para los tres calculan que la proporción es de uno de cada 100 millones.
"Si la relación entre la cantidad de hidrógeno que emite en el infrarrojo y la cantidad total de hidrógeno en el disco es aproximadamente la misma en los dos tipos de estrellas T Tauri, que no es una suposición razonable, esto sugiere la estrella desnudo T Tauri tiene un tamaño considerable, pero difíciles de detectar el disco ", dice Bary.
En una reciente serie de observaciones, que han descubierto las líneas de emisión de hidrógeno alrededor de ocho más T Tauris - tres débil y cinco clásico. Están en el proceso de análisis de las señales de estas estrellas.
Dicho todo esto, ahora se han encontrado 12 T Tauris que poseen este rasgo distintivo. Esa es una fracción significativa de la T Tauris las estrellas que los astrónomos han estudiado hasta el momento. Weintraub y Bary se han asignado tiempo en un telescopio más grande, el de ocho metros de Gemini Sur en Chile, y un plan para estudiar 50 más desnudas estrellas T Tauri para ver cuántos de ellos producen las mismas emisiones de hidrógeno molecular. Si un gran número de ellos lo hacen, se indicará que han descubierto un mecanismo general involucrado en el proceso de formación planetaria.
Si Weintraub y Bary son probados derecho y un porcentaje significativo de los desnudos estrellas T Tauri no han perdido sus discos protoplanetarios, significa que los sistemas solares similares al nuestro puede ser una vista común en el universo.
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