En la película de 1997 “Contact”, adaptada de la novela de Carl Sagan de 1985, el personaje principal científico Eli Arroway (interpretado por la actriz Jodie Foster) realiza un viaje en un agujero de gusano creado por extraterrestres hasta la estrella Vega. Emerge dentro de una tormenta de nieve que rodea la estrella, pero no se ve ningún planeta discernible.
Parece que los realizadores acertaron.
Un equipo de astrónomos de la Universidad de Arizona en Tucson utilizó los telescopios espaciales Hubble y James Webb de la NASA para observar en profundidad sin precedentes el disco de escombros de casi 100 mil millones de millas de diámetro que rodea a Vega. “Entre el Hubble y el telescopio Webb se obtiene una visión muy clara de Vega. Es un sistema misterioso porque es diferente de otros discos circunestelares”, dijo Andras Gaspar de la Universidad de Arizona, miembro del equipo de investigación. “El disco Vega es suave, ridículamente suave.”
La gran sorpresa del equipo de investigación es que no hay evidencia clara de que uno o más planetas gigantes estén atravesando el disco frontal como un tractor de nieve. “Esto nos obliga a repensar el alcance y la diversidad de los sistemas de exoplanetas”, dijo Kate Sue de la Universidad de Arizona, autora principal del artículo que presenta los resultados a Webb.
Webb ve el brillo infrarrojo de un disco de partículas del tamaño de arena alrededor de una estrella blanca azulada 40 veces más brillante que nuestro Sol. Hubble capturó un halo exterior de este disco, sin partículas más grandes que la consistencia del humo que refleja la luz de las estrellas.
La distribución del polvo en el disco de escombros de Vega está estratificada porque la presión de la luz de la estrella empuja los granos más pequeños más rápido que los granos más grandes. “Diferentes tipos de física detectarán partículas de diferentes tamaños en diferentes lugares”, dijo Schuyler Wolff de la Universidad de Arizona, autor principal del artículo que presenta los resultados del Hubble. “El hecho de que podamos ver las formas de los granos de polvo dispuestos puede ayudarnos a comprender la dinámica subyacente del disco circunestelar”.
El disco Vega tiene una pequeña brecha, aproximadamente a 60 AU (unidades astronómicas) de la estrella (el doble de la distancia entre el Sol y Neptuno), pero por lo demás es muy suave hasta que se pierde en el brillo de la estrella. Esto demuestra que no hay planetas del tamaño de Neptuno que orbiten tan grande como nuestro sistema solar, afirman los investigadores.
“Estamos observando en detalle cuánta variación hay en el disco circunestelar y cómo esa variación está conectada con el sistema planetario subyacente. Estamos descubriendo mucho sobre los sistemas planetarios, incluso cuando no podemos ver qué podría ser planetas ocultos”, añadió Su. “Todavía hay muchas incógnitas en el proceso de formación de planetas y creo que estas nuevas observaciones de Vega ayudarán a limitar los modelos de formación de planetas”.
Diversidad de discos
Las estrellas recién formadas construyen material a partir de un disco de polvo y gas que es el remanente aplanado de la nube a partir de la cual se formaron. A mediados de la década de 1990, Hubble descubrió discos alrededor de muchas estrellas recién formadas. Los discos son probablemente sitios de formación, migración y, a veces, destrucción de planetas. Las estrellas completamente maduras como Vega tienen discos de polvo que se enriquecen con las continuas colisiones de “autos chocadores” entre asteroides en órbita y desechos cometarios vaporizados. Se trata de cuerpos primordiales que pueden haber sobrevivido hasta la edad actual de Vega, de 450 millones de años (unas diez veces el tamaño de nuestro Sol, Vega). El polvo dentro de nuestro sistema solar (visto como las luces zodiacales) también se repone mediante cuerpos más pequeños que expulsan polvo a una velocidad de aproximadamente 10 toneladas por segundo. Este polvo es expulsado por el planeta. Esto proporciona una técnica para detectar planetas alrededor de otras estrellas sin verlos directamente, sólo observando sus efectos sobre las partículas de polvo.
“Vega va a ser inusual”, dijo Wolf. “La arquitectura del sistema Vega es claramente diferente de nuestro propio sistema solar, donde planetas gigantes como Júpiter y Saturno impiden que el polvo se propague a través de Vega”.
A modo de comparación, hay una estrella cercana, Fomalhaut, que tiene la misma distancia, edad y temperatura que Vega. Pero la arquitectura circular de Fomalhout es muy diferente a la de Vega. Fomalhaut tiene tres cinturones de ruinas anidadas.
Se proponen planetas como cuerpos pastores alrededor de Fomalhaut que comprimen gravitacionalmente el polvo en anillos, aunque todavía no se ha identificado positivamente ningún planeta. “Dadas las similitudes físicas entre las estrellas de Vega y Fomalhaut, ¿por qué parece que Fomalhaut pudo formar planetas y Vega no?” dijo George Raike de la Universidad de Arizona, miembro del equipo de investigación. “¿Cuál es la diferencia? ¿El entorno cíclico, o la propia estrella, marcaron esa diferencia? Lo sorprendente es que en ambos casos actúa la misma física”, añadió Wolff.
La primera pista sobre un posible patio de construcción planetario
Ubicada en la estrella de verano Lyra, Vega es una de las estrellas más brillantes del cielo del norte. Vega es legendaria porque proporcionó la primera evidencia de material orbitando una estrella (posiblemente material formador de planetas) como posible hogar para la vida. Fue formulada por primera vez por Immanuel Kant en 1775. Pero tuvieron que pasar más de 200 años antes de que se reuniera la primera evidencia observacional en 1984. El IRAS (satélite de astronomía infrarroja) de la NASA detectó un sorprendente exceso de luz infrarroja proveniente del polvo caliente. Se interpretó como una capa o disco de polvo que se extendía desde la estrella hasta el doble del radio orbital de Plutón.
En 2005, el telescopio espacial infrarrojo Spitzer de la NASA trazó un mapa de un anillo de polvo alrededor de Vega. Esto ha sido confirmado además por observaciones utilizando telescopios submilimétricos, incluido el Observatorio Submilimétrico de Caltech en Mauna Kea, Hawaii, y el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) en Chile y el Telescopio Espacial Herschel de la ESA (Agencia Espacial Europea), pero ninguno de estos telescopios. . Se pueden ver muchos detalles. “Las observaciones de Hubble y Webb juntas proporcionan tantos detalles que nos dicen cosas completamente nuevas sobre el sistema Vega que nadie sabía antes”, dijo Ricke.
Se publicarán dos artículos del equipo de Arizona (Wolf et al. y Su et al.) Revista astrofísica.