Pols d'estels

El mirar fotos de quan tenies hores o dies de vida sempre fa gràcia. Imagineu, doncs, la gràcia que em fa veure imatges de com va néixer el nostre Sistema Solar i el planeta que trepitgem. No el nostre exactament, sinó d’altres similars. Això és el que s’ha aconseguit amb l’instrument SPHERE, instal·lat en el telescopi Very Large Telescope (VLT) de l’Observatori Europeu del Sud a Xile. S’ha pogut veure, amb un detall sense precedent, els discos de gas i pols formats al voltant d’un grapat d’estels joves.

La formació estel·lar es dóna en els núvols moleculars gegants. Aquests núvols, freds i densos, contenen, bàsicament, hidrogen molecular H₂. A causa d’alguna classe de pertorbació, com per exemple l’explosió d’una supernova pròxima, aquests núvols es tornen inestables gravitatoriament i poden fragmentar-se localment per col·lapsar per formar una nova estrella i, segurament un sistema de planetes a partir d’un disc de gas i pols.

Aquesta col·lecció de discos protoplanetaris observats amb l’instrument SPHERE prové de l’estudi sistemàtic d’un grapat d’estels, la majoria objectes T Tauri, un tipus d’estrelles molt joves, amb menys de 10 milions d’anys d’edat i variables en brillantor. I, resulta que aquests estels tan i tan joves, quasi bebès, encara conserven part de la nebulosa d’on es van formar. Aquest gas en forma de disc pla, conté gas, pols (grans de silicats) i petites roques de grandàries d’uns centenars de metres anomenades  planetesimals. Encara que sembla que aquests discos observats no tenen planetes formats, aquests ingredients seran les peces necessàries per a la formació en pocs milers d’anys de nous planetes i, per tant, nous sistemes planetaris que observaran els futurs astrònoms.

Aquestes imatges són extraordinàries, no només perquè estem veient en directe com s’estan creant nous estels i possiblement planetes sinó que són representacions dels nostres orígens en aquesta Terra que trepitgem. El Sistema Solar tenia una estructura similar en les primeres etapes de la seua formació fa uns 4600 milions d’anys. Els discos observats presenten una gran varietat de formes, grandàries i estructures, i, potser, fins i tot, efectes que poden ser planetes en formació.

L’objectiu principal de l’instrument SPHERE és detectar i caracteritzar, mitjançant imatges directes, exoplanetes gegants que orbiten estrelles pròximes. Aquest és un repte important ja que aquests planetes es troben molt a prop de les estrelles amfitriones i es caracteritzen per tenir una brillantor molt més baixa. En una imatge normal la llum procedent de l’estrella és tan intensa que emmascara completament la feble llum que prové d’un objecte com un disc de pols o un planeta.

Per això mateix, el disseny de SPHERE s’ha basat en la necessitat d’obtenir el major contrast possible en l’entorn immediat de l’estrella. Per fer visibles els discos de pols o els possibles exoplanetes, l’instrument SPHERE combina diverses tècniques avançades. La primera és utilitzar òptica adaptativa per corregir en temps real els efectes de la turbulència atmosfèrica; les imatges obtingudes són molt més nítides i el contrast millora. La segona tècnica es basa en l’ús d’un coronògraf que, amb un petit disc opac, bloqueja la llum procedent de l’estrella central: la relació de contrast augmenta encara més.

La majoria d’aquestes imatges s’obtingueren com a part del sondeig  DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). Les distàncies d’aquestes estrelles joves caçades en el procés de formar nous planetes oscil·len entre 230 i 550 anys llum de la Terra.

SPHERE està aconseguint uns resultants impressionants, no només en la caracterització d’estels joves sinó també en l’estudi d’objectes del Sistema Solar, com es pot observar en aquesta galeria d’imatges espectaculars.

Imatges:

1.- Image espectacular del disc de pols al voltant de l’estel jove IM Lupi obtinguda per l’instrument SPHERE instal·lat en el Very Large Telescope. Col·laboració ESO/H. Avenhaus et al./DARTT-S.
2.- Discos polsosos al voltant de diverses estrelles joves observats per l’instrument SPHERE instal·lat en el Very Large Telescope. Col·laboracions ESO/H. Avenhaus et al./E. Sissa et al./DARTT-S i SHINE
3.- Vídeo: Molt endins del capoll fred i turbulent d’un núvol molecular es troben nombroses estrelles en les primeres fases de formació. Un d’aquestes protoestrelles acull un disc polsegós on les nanes marrons o els planetes podran formar-se algun dia. NCSA / NASA / A. Kritsuk i M. Norman (UC San Diego) i A. Boley (Univ. De Florida)

Vaig començar l’abril de 2005 a contar històries astronòmiques per a qui volguera llegir-me. Ara 11 anys després he arribat al respectable apunt número 1000. Realment el número 1000 va ser el que parlava dels Perseids d’enguany. Aquest seria ja, per tant, el 1001.

El camí fins arribar ací ha estat llarg. Moltes vegades he estat temptat d’abandonar i deixar aparcat temporal o definitivament Pols d’estels. La feina, algunes noves responsabilitats, altres projectes engrescadors han estat els responsables. De vegades he baixat el ritme d’apunts per mes i he deixat de parlar d’esdeveniments astronòmics importants. Però, finalment, he seguit endavant

Ara amb 1000 apunts ja publicats, i uns pocs com a esborranys que eixiran (o no) a l’aire algun dia, veig les coses de manera més tranquil·la. Seguiré, més actiu o menys, depenent de les circumstàncies personals.

Moltes gràcies a Vilaweb que des de fa un temps publica de manera regular notícies científiques (d’astronomia o d’altres disciplines) sense que calga que les publique jo abans. Un bon mitjà que ha descobert que la ciència i la tecnologia també interessen als lectors i que en una societat tan tecnològica com l’actual és necessari parlar-ne tant com es parla de política, d’economia o d’esports.

Us deixe amb una imatge dels Pilars de la Creació a la nebulosa de l’Àguila aconseguida amb el Telescopi Espacial Hubble. Un indret de naixement estel·lar que m’impressiona cada vegada que el veig.

El telescopi espacial Hubble de la NASA va tornar a observar l’any 2014 els famosos Pilars de la Creació, ja observats l’any 1995, revelant ara una visió més nítida i més àmplia de les estructures en aquesta imatge de llum visible. Els astrònoms van combinar diverses exposicions del telescopi per construir un punt de vista molt més ampli que el tradicionalment conegut. Els pilars s’eleven uns 5 anys llum d’alçada. La característica fosca, en forma de dit a la part inferior dreta pot ser una versió més petita dels pilars gegants. La nova imatge va ser presa amb la càmera  Wide Field 3  del Hubble. Els pilars es banyen a la llum ultraviolada d’una agrupació d’estrelles joves i massives situades fora de la part superior de la imatge. Uns dolls de gas es poden veure emanant fora dels pilars a mesura que la radiació intensa els escalfa i evapora en l’espai.

Les estrelles estan naixent en la zona més profunda dels pilars, que estan fets de gas d’hidrogen fred lligat amb pols. Els pilars són part d’una petita regió de la Nebulosa de l’Àguila, una vasta regió de formació d’estels a 6.500 anys llum de la Terra. Els colors de la imatge donen compte dels elements químics més destacats. L’emissió de l’oxigen és de color blau, el sofre és de color taronja, i l’hidrogen i el nitrogen són de color verd.

Imatge:
A higher-resolution HST image of the Pillars of Creation, taken in 2014 as a tribute to the original photograph. 2014. NASA.

El professor de física nuclear Karlheinz Langanke parla de la importància de la física nuclear per entendre l’origen dels elements químics. Si bé els elements lleugers com el carboni o l’oxigen es creen en l’interior dels estels, els pesats com l’or o l’urani sembla que tenen un altre origen. Les supernoves i l’expulsió dels elements formats seran condicions fonamentals per a la creació de la vida.

Aquesta ha estat la meua primera entrevista televisiva. L’estiu passat, dins de les activitats de divulgació de les jornades de la Bienal de Física, celebrada al Campus de Burjassot de la Universitat de València vaig fer unes entrevistes a personalitats destacades de la física nuclear, astrofísica i energies renovables amb l’ajuda inestimable del personal de la televisió de la Universitat (MediaUni) i la d’alguns companys. Ara ja muntat el material i accessible a la web de la televisió, poc a poc us aniré posant les meues primeres incursions en el món de l’entrevista.

Les estrelles no naixen aïllades, sinó en el si d’enormes núvols de gas hidrogen. La nebulosa Messier 78 és un molt bon exemple d’un d’aquestes zones de formació estel·lar.En el seu si, centenars d’aglomerats gasosos estan ara mateix concentrant-se per a formar noves estrelles amb planetes al seu voltant.

Les estrelles que ja han nascut il·luminen la nebulosa amb radiació ultraviolada que no és prou intensa per ionitzar el gas i fer-lo brillar. Les partícules de pols del núvol només reflecteixen la llum estel·lar que reben.

Messier 78 pot ser observada fàcilment amb un telescopi petit a la constel·lació d’Orió, just al nord de l’estel més oriental del seu cinturó.  Encara que està ubicada a uns 1600 anys-llum de distància, és una de les nebuloses de reflexió més brillants del cel. El color dominant de la nebulosa és el color blau ja que, com passa a l’atmosfera terrestre, el color blau de la llum de les estrelles és dispersat amb més eficàcia que la llum roja.

Els estels HD 38563A i HD 38563B són les fonts principals de l’energia de la nebulosa. Però hi ha moltes més estrelles. Les més curioses són les 45 estels joves  i de poca massa que tenen encara el seu nucli massa fred per a generar les primeres reaccions termonuclears. La conversió d’hidrogen en heli, base de l’energia  estel·lar, encara no ha començat. El seu nucli encara està massa fred i la seua font d’energia prové de l’energia gravitacional alliberada a mesura que l’estrella s’està contraient.
Aquests estels, que només tenen 10 milions d’anys, pertanyen a la classe T-Tauri. En la seua joventut tenen comportaments violents amb fortes emissions de raigs X, ones de ràdio i vents estel·lars molts forts.

Igor Chekalin, de Rússia, va descubrir les dades sense processar d’aquesta imatge de Messier 78 en els arxius d’ESO, per al concurs de fotografia Tresors Amagats  Igor va processar les dades amb gran habilitat, obtenint el primer premi amb la seua imatge final. Un equip d’experts d’ESO en processament d’imatges va prendre les  dades en alta resolució i les va processar de manera independent per a produïr la imatge que apareix en aquest apunt.

Foto Crèdit: ESO i Igor Chekalin