{"id":134396,"date":"2017-12-22T13:58:20","date_gmt":"2017-12-22T12:58:20","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/?p=134396"},"modified":"2017-12-22T13:58:50","modified_gmt":"2017-12-22T12:58:50","slug":"el-huevo-o-la-gallina-descubrimiento-de-un-posible-flujo-radial-en-un-disco-protoplanetario","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/2017\/12\/22\/134396","title":{"rendered":"\u00bfEl huevo o la gallina? Descubrimiento de un posible flujo radial en un disco protoplanetario"},"content":{"rendered":"

El descubrimiento de una peculiar estructura en el disco protoplanetario que rodea una estrella joven, y su relaci\u00f3n con la posible formaci\u00f3n de un sistema planetario sirve para plantearnos nuevas preguntas pero tambi\u00e9n para evidenciar las diferentes conexiones entre cienc\u00eda b\u00e1sica y los desarrollos tecnol\u00f3gicos. El uso combinado de principios f\u00edsicos fundamentales y los telescopios e instrumentaci\u00f3n mas punteros ha hecho posible este descubrimiento.<\/p>\n

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En una nota de prensa recientemente publicada1,2 se resumen los resultados observacionales que\u00a0 mis colaboradores y yo hemos obtenido en relaci\u00f3n con el objeto denominado \u201cHD 100546\u201d. Se trata de una estrella joven rodeada de un disco protoplanetario en el cual se estar\u00eda formando, seg\u00fan sugieren investigaciones previas, al menos dos planetas. Nuestro resultado mas relevante ha sido el descubrimiento de una estructura en forma de barra que conecta la parte externa e interna del disco a trav\u00e9s del \u201cgap\u201d o agujero central que separa ambas partes (Figs. 1 y 2). Proponemos que el escenario mas plausible para entender dicha estructura es un flujo de material que parte del disco externo y alimenta el disco interno, lo que permitir\u00eda a la estrella central crecer (\u201cacretar\u201d) al ritmo al que lo hace. Este tipo de chorros son muy poco frecuentes y, en caso de que nuestra hip\u00f3tesis se confirme, ser\u00eda un caso excepcional en el que el flujo abarcar\u00eda una escala muy peque\u00f1a (chorros de materia similares se han observado en escalas t\u00edpicas diez veces mas grandes), y en una estrella aislada (anteriormente se observaron en sistemas binarios o m\u00faltiples, con mas de una estrella), lo que eventualmente relacionar\u00eda la estructura encontrada con la presencia de planetas adicionales aun no detectados. Los detalles pueden consultarse en las referencias arriba indicadas, o en el propio art\u00edculo publicado en \u201cAstronomy & Astrophysics\u201d3. En esta entrada me centro en describir no los resultados de la detecci\u00f3n en s\u00ed, sino c\u00f3mo esta ha sido posible: a partir de una t\u00e9cnica de imagen de \u201calta resoluci\u00f3n\u201d y \u201calto contraste\u201d.<\/p>\n

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Luz polarizada en el rango \u00f3ptico de HD 100546 (distancia 109 parsec = 356 a\u00f1os-luz). Se indica la posici\u00f3n de la estrella central (cruz blanca, cuya luz es anulada en las observaciones), el disco externo, la posici\u00f3n del candidato-planeta m\u00e1s interno (c), as\u00ed como el posible chorro, dentro del gap. Se indica el tama\u00f1o aproximado de la \u00f3rbita de Plut\u00f3n alrededor del Sol, como referencia. Adaptado de Mendigut\u00eda et al. (2017).<\/figcaption><\/figure>\n

La expresi\u00f3n \u201calta resoluci\u00f3n\u201d indica que hemos podido observar escalas angulares muy peque\u00f1as. Para comprender de qu\u00e9 se esta hablando exactamente hay que revisar algunos datos: El cielo observable desde el horizonte hasta el c\u00e9nit abarca 90 grados, cada grado se divide en 60 minutos de arco, y cada minuto a su vez contiene 60 segundos de arco. Bajo este esquema, la luna llena abarca un \u00e1ngulo de medio grado aproximadamente, o lo que es lo mismo, 30 minutos de arco. Aunque este es un \u00e1ngulo relativamente peque\u00f1o, aun podemos \u201cresolverlo\u201d a simple vista. De hecho el m\u00e1ximo \u201cpoder de resoluci\u00f3n\u201d del ojo desnudo es de uno o dos minutos de arco, por lo que dos objetos a una distancia angular mas peque\u00f1a ser\u00edan indistinguibles el uno del otro a no ser que usemos alg\u00fan instrumento que nos proporcione mas poder de resoluci\u00f3n. Con estos n\u00fameros en mente podemos hacernos una idea de las escalas que hemos explorado en nuestras observaciones: las estructuras mas peque\u00f1as que se observan en las Figs. 1 y 2 abarcan escalas angulares de unos pocos mili-segundos de arco, esto es, ~ 90000 veces mas peque\u00f1o que el di\u00e1metro aparente de la luna, o ~ 4500 veces mas peque\u00f1o que lo que podr\u00edamos resolver a simple vista. Para poder resolver estas peque\u00f1\u00edsimas escalas angulares se necesitan los telescopios mas grandes disponibles, en concreto, usamos un \u201cVery\u00a0 Large Telescope\u201d4 del Observatorio Europeo Austral5, en Chile. El nombre del telescopio es tan poco original como descriptivo, pues se trata efectivamente de un telescopio muy grande, con un espejo primario de mas de ocho metros. Pese a que este tama\u00f1o es en principio suficiente para poder detectar la escala angular arriba mencionada, la atm\u00f3sfera de la Tierra introduce un factor limitante a trav\u00e9s de la distorsi\u00f3n que introduce en las observaciones. Para lidiar con este efecto hicimos uso de un sistema de \u201c\u00f3ptica adaptativa\u201d, que permite eliminar las perturbaciones introducidas por la atm\u00f3sfera corrigiendo las observaciones en tiempo real.<\/p>\n

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Ampliaci\u00f3n mostrando el flujo de materia a trav\u00e9s del gap. Se indica de nuevo la posici\u00f3n de la estrella central. El disco interno, detectado en observaciones anteriores, no puede observarse aqu\u00ed, pero se indica su posici\u00f3n con un tama\u00f1o similar al de la \u00f3rbita Marte. Adaptado de Mendigut\u00eda et al. (2017).<\/figcaption><\/figure>\n

Respecto al \u201calto contraste\u201d, el t\u00e9rmino se refiere a la diferencia en brillo respecto a la estrella central, que es de cientos a miles de veces mas brillante que lo que realmente quer\u00edamos observar: el disco protoplanetario que la rodea. Este problema de contraste se hace evidente en una carretera por la noche, cuando lo \u00fanico que vemos son las luces de los faros y no los propios coches (al menos hasta que no est\u00e1n lo suficientemente cerca como para distinguir la luz que en ellos se refleja). De alguna manera necesit\u00e1bamos enmascarar el intenso brillo de la propia estrella para quedarnos con la tenue luz reflejada en el disco. Para ello aprovechamos una propiedad fundamental de la luz: la polarizaci\u00f3n. Cuando una piedra cae en un lago las mol\u00e9culas de agua oscilan arriba y abajo mientras que la onda se propaga perpendicularmente a dicha oscilaci\u00f3n. En el caso de la luz, la onda se propaga perpendicularmente a la oscilaci\u00f3n del campo electromagn\u00e9tico. Cuando esta oscilaci\u00f3n ocurre en todas direcciones por igual, se dice que la luz se encuentra en estado \u201cno polarizado\u201d, mientras que si oscila preferentemente en direcciones espec\u00edficas la luz est\u00e1 \u201cpolarizada\u201d. La luz directa de una estrella, como el Sol, no est\u00e1 polarizada, mientras que al reflejarse, por ejemplo en la nieve de una monta\u00f1a, se introduce cierto grado de polarizaci\u00f3n. Las \u201cgafas polarizadas\u201d que usan monta\u00f1eros y esquiadores, o los filtros que a veces se utilizan en las c\u00e1maras fotogr\u00e1ficas, aprovechan este efecto para filtrar la luz reflejada y evitar destellos indeseados. En nuestro caso lo que filtramos es la luz directa de la estrella (no polarizada), y nos quedamos solo con el reflejo (polarizado) en el disco mediante una t\u00e9cnica de \u201cpolarimetr\u00eda diferencial\u201d realizada con el instrumento de \u00faltima generaci\u00f3n \u201cSPHERE\u201d6.<\/p>\n

La observaci\u00f3n del disco alrededor de HD 100546 y la eventual detecci\u00f3n de un flujo radial aportan un granito de arena mas a nuestro entendimiento sobre el origen de sistemas planetarios similares al nuestro. Esta contribuci\u00f3n ha sido posible gracias al uso combinado de las t\u00e9cnicas observacionales enumeradas, lo cual s\u00f3lo se ha podido realizar a partir de un telescopio y un instrumento que utilizan las tecnolog\u00edas mas punteras. A su vez, el desarrollo de este tipo de tecnolog\u00edas, muchas veces con aplicaci\u00f3n directa en otros \u00e1mbitos, nace frecuentemente de requerimientos puramente cient\u00edficos -como observar estructuras que brillan y abarcan muy poco en el cielo- y se basan en principios f\u00edsicos b\u00e1sicos -por ejemplo, la propiedad de la polarizaci\u00f3n de la luz, descubierta y estudiada ya en los siglos XVII y XVIII-. Los ejemplos de esta relaci\u00f3n bidireccional entre ciencia y tecnolog\u00eda son muy numerosos, y se dan en todas las ramas de la ciencia, no s\u00f3lo en la astronom\u00eda. Intentar sacar r\u00e9dito de la tecnolog\u00eda y la \u201cciencia aplicada\u201d olvidando invertir en \u201cciencia b\u00e1sica\u201d ser\u00eda como pretender obtener huevos sin disponer de gallinas (y viceversa).<\/p>\n

Ignacio Mendigut\u00eda<\/p>\n

Centro de Astrobiolog\u00eda (CSIC-INTA),
\nhttps:\/\/ignaciomendigutia.wixsite.com\/astro<\/p>\n

1:\u00a0 http:\/\/bit.ly\/2AcHsU4
\n2: http:\/\/www.cab.inta.es\/es\/noticias\/329\/descubierto-el-cordon-umbilical-de-una-estrella-en-formacion
\n3: \u201cThe protoplanetary system HD 100546 in H-alpha polarized light from SPHERE\/ZIMPOL. A bar-like structure across the disk gap?\u201d; I. Mendigut\u00eda, R.D. Oudmaijer, A. Garufi, S.L. Lumsden, N. Hu\u00e9lamo, A. Cheetham, W.J. de Wit, B. Norris, F.A. Olguin y P. Tuthill. 2017, Astronomy & Astrophysics, 608, A104
\nhttps:\/\/www.aanda.org\/articles\/aa\/full_html\/2017\/12\/aa31131-17\/aa31131-17.html
\n4:\u00a0 https:\/\/youtu.be\/LY_zLR9kE1w
\n5:\u00a0 http:\/\/www.eso.org\/public\/spain\/
\n6:\u00a0 https:\/\/www.eso.org\/sci\/facilities\/paranal\/instruments\/sphere.html<\/p>\n

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