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7 de julio de 2008

Cúmulos abiertos como el de Orión tienen baja tasa de fertilidad

Imagen: Bally et al/HST/Eisner et al/CARMA/SMA

Un estudio detallado de las estrellas en la Nebulosa de Orión ha encontrado que menos del 10% tienen suficiente polvo rodeándolas como para formar planetas del tamaño de Júpiter, según un informe de los astrónomos de la Universidad de California, en Berkeley (UC), del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano (CfA).

Debido a que las estrellas similares al Sol se formaron, probablemente, en cúmulos abiertos calientes como los de Orión, el hallazgo sugiere que las estrellas de tipo solar tienen baja probabilidad de formación de planetas, o por lo menos, de planetas del tamaño de Júpiter o mayores.

"Pensamos que la mayoría de las estrellas en la galaxia se formaron en regiones densas, como la de Orión, por lo que esto implica que los sistemas como el nuestro pueden ser la excepción y no la regla", dijo el autor principal Joshua Eisner, becario post-doctoral Miller, en la UC. Esto es coherente con los resultados de las búsquedas actuales de planetas, que encuentran que sólo alrededor del 6% de las estrellas del estudio poseen planetas del tamaño de Júpiter o mayores.

El estudio de Eisner, del astrónomo John M. Carpenter de Caltech y sus colegas se publicará en la edición del 10 de agosto de 2008 del The Astrophysical Journal.

La Nebulosa de Orión es un cúmulo brillante de sólo un millón de años de edad y brillando con la luz de estrellas recién formadas como una joya en la espada del cazador Orión. El cúmulo también es muy denso, dijo Eisner, con 1000 estrellas empaquetadas en una región de varios años luz de lado. En comparación, en las vecindades del Sol, sólo hay una estrella dentro de ese mismo volumen del espacio.

Cuatro millones de años atrás, sin embargo, el Sol pudo haber estado en un denso cúmulo abierto como el de Orión. Debido a que los cúmulos abiertos, como el de Orión, eventualmente se ven ilimitados por la gravedad, se dispersan en el transcurso de miles de millones de años y, como resultado, los vecinos del nacimiento del Sol se han ido lejos.

El estudio de los cúmulos estelares como el Cúmulo de la Nebulosa de Orión "contribuye a nuestra comprensión del modo típico en que se forman las estrellas y los planeta", dijo Eisner.

Las nuevas conclusiones proceden de algunas de las primeras observaciones de un conjunto de radiotelescopio operados conjuntamente por la UC, el Caltech, la Universidad de Maryland y la Universidad de Illinois y ubicado en Cedar Flat, en las Inyo Mountains, al Este de California, cerca de la ciudad de Bishop. El conjunto combinando para la investigación en astronomía milimétrica CARMA (por sus siglas en inglés) fue creado en 2004 por la reubicación de los nueve telescopios de 6 metros del conjunto de la asociación de Berkeley-Illinois-Maryland (BIMA) de Hat Creek, California, y los seis telescopios de ondas milimétricas de 10 metros del Radioobservatorio Owens Valley (OVRO) de Caltech, a Cedar Flat. El conjunto de 15 platos realizó sus primeras observaciones en 2006.

El conjunto CARMA observa longitudes de ondas milimétricas, ideal para penetrar en las nubes de polvo y gas que rodean a las estrellas jóvenes para ver sus discos densos y polvorientos. Eisner y sus colegas también utilizaron el conjunto submilimétrico SMA, en Mauna Kea, Hawai, para este estudio. La combinación del CARMA y del SMA permitieron la sensibilidad y la alta calidad de imagen necesarias para observar los discos de polvo en Orión.

Las observaciones de los astrónomos de más de 250 estrellas conocidas en la región central de Orión mostraron que sólo alrededor del 10% emite radiación con longitud de onda de 1,3 milímetros, radiación emitida, por lo general, por un cálido disco de polvo. Incluso pocas (menos del 8% de las estrellas objeto de este estudio) se piensa puedan tener discos de polvo con masas superiores a la centésima parte de la masa del Sol, una masa que se piensa es el límite inferior para la formación de planetas del tamaño de Júpiter. El promedio de masa de un disco protoplanetario en la región fue de sólo una milésima parte de una masa solar, según calculan los investigadores.

Eisner notó que los estudios, anteriores al que él y Carpenter han llevado a cabo, de otros cúmulos abiertos jóvenes más viejos y más jóvenes que el de Orión, muestran una tendencia evolutiva en las masas medias de los discos en las diferentes regiones. Cúmulos de mayor edad tienden a mostrar menos polvo, tal vez porque gran parte de él ya se ha reunido en planetas.

Estudios anteriores de otra región de formación estelar de menor densidad (el cúmulo de Taurus) puso de manifiesto que más del 20% de sus estrellas tiene suficiente masa para formar planetas. La diferencia está probablemente relacionada con la forma como están empaquetadas las calientes estrellas del cúmulo de Orión, dijo Carpenter, astrónomo investigador senior y director adjunto de OVRO.

"De alguna manera, el ambiente del cúmulo de Orión no es propicio para la formación de discos de alta masa o teniendo que sobrevivir por mucho tiempo, presumiblemente debido al campo de ionización de las estrellas OB calientes y masivas, que se puede esperar que 'fotoevaporen' el polvo y den lugar a discos de pequeña masa", agregó Carpenter.

Muchas de las estrellas de Orión en las imágenes de CARMA habían sido fotografiadas anteriormente por el telescopio espacial Hubble y fueron declaradas candidatas a poseer discos protoplanetarios. Si bien el Hubble vio la silueta de los discos de polvo alrededor de las estrellas, CARMA detectó directamente las emisiones de polvo de ellos.

"CARMA es un instrumento ideal para este tipo de estudio, con sus 15 telescopios proporciona la resolución fina necesaria para resolver los discos protoplanetarios de manera que podamos determinar su estructura y medir sus masas con mayor precisión", dijo Eisner.

Carpenter, señaló que las futuras mejoras al conjunto CARMA podrían permitir la detección de discos aún más pequeños capaces de dar lugar a planetas menores que Júpiter. Para detectar incluso pequeños discos capaces de formar grandes planetas de tipo terrestre, o súper-Tierras, se requieren conjuntos más amplios, como el Atacama Large Millimeter Array (ALMA), que actualmente se está construyendo en Chile.

Son coautores del trabajo publicado: Richard L. Plambeck de UC Berkeley, el estudiante graduado de Caltech Stuartt A. Corder y Chunhua Qi y David Wilner del CfA, que opera el Submillimeter Array.

(jg)

Más información en:
http://www.berkeley.edu/