Disco circunestelar para niños
Un disco circunestelar es como un gran anillo de material que gira alrededor de una estrella. Imagina un plato giratorio hecho de gas, polvo y pequeñas rocas o trozos de hielo. Estos discos son muy importantes porque de ellos pueden nacer planetas.
Los discos circunestelares pueden formarse de varias maneras:
- Cuando una estrella nace, se forma a partir de la misma nube de gas y polvo que la estrella. A estos se les llama discos protoplanetarios. Aunque la mayor parte del material es absorbido por la estrella o empujado lejos por el viento estelar, una parte puede quedarse y formar cinturones de asteroides o de objetos helados.
- También pueden aparecer si dos planetas o rocas espaciales chocan, creando un disco de escombros.
- En sistemas donde hay dos estrellas muy cerca, una estrella puede "robar" gas de la atmósfera de la otra, formando un disco a su alrededor.
En 2004, los científicos descubrieron un disco de escombros alrededor de la estrella HD 107146, que es parecida a nuestro Sol. Fue el primer disco de este tipo encontrado alrededor de una estrella similar a la nuestra.
Contenido
¿Cómo se forman los discos en estrellas jóvenes?
Según la teoría más aceptada sobre cómo nacen las estrellas, una estrella joven (llamada protoestrella) se forma cuando una parte de una gran nube de gas y polvo se encoge por su propia gravedad. Como este material está girando, al encogerse forma un disco de gas y polvo alrededor de la estrella que está naciendo.
Este disco, llamado disco protoplanetario, sigue girando y alimentando a la estrella central. Aunque la estrella es mucho más grande, el disco puede contener una pequeña parte de su masa, principalmente en forma de gas. Esta etapa de "alimentación" dura unos pocos millones de años.
El disco se va enfriando poco a poco, entrando en una fase conocida como la etapa de la estrella T Tauri. Dentro de este disco, las pequeñas partículas de polvo y hielo pueden empezar a unirse, formando objetos más grandes llamados planetesimales. Si el disco tiene suficiente material, estos planetesimales pueden crecer rápidamente y convertirse en embriones de planetas. Se cree que la formación de sistemas planetarios es un resultado natural de cómo se forman las estrellas. Una estrella como el Sol tarda unos 100 millones de años en formarse.
Discos en sistemas de dos estrellas
Cuando el gas cae en un sistema de dos estrellas, también pueden formarse discos. Esto ocurre si el gas que cae tiene cierto movimiento de giro. Dependiendo de cuánto gire el gas, se pueden formar diferentes tipos de discos:
- Disco circumprimario: Este disco orbita alrededor de la estrella principal (la más grande) del sistema binario. Se forma si el gas que cae tiene algo de giro.
- Disco circunsecundario: Este disco orbita alrededor de la estrella secundaria (la más pequeña) del sistema binario. Solo se forma si el gas que cae tiene un nivel de giro suficientemente alto.
- Disco circumbinario: Este disco es mucho más grande y orbita alrededor de las dos estrellas a la vez. Se forma más tarde que los otros discos y su borde interior está mucho más lejos que la distancia entre las dos estrellas. Un ejemplo de disco circumbinario se puede ver alrededor del sistema estelar GG Tauri.
Una vez que se forma un disco alrededor de un sistema binario, la gravedad de las dos estrellas puede crear ondas en el material del disco. La mayoría de estos discos se forman planos, pero a veces pueden inclinarse o deformarse debido a diferentes fuerzas.
Se han encontrado pruebas de discos inclinados en sistemas como Her X-1 y SS 433. En estos casos, se observa que la luz de rayos X de las estrellas se bloquea periódicamente, pero mucho más lento que la órbita de las estrellas. Se cree que esto se debe a que el disco está inclinado y gira lentamente.
Un estudio de 2020, usando datos del ALMA, mostró que los discos circumbinarios alrededor de sistemas de dos estrellas que orbitan muy rápido suelen estar alineados con la órbita de las estrellas. Sin embargo, en sistemas donde las estrellas tardan más de un mes en orbitar, los discos suelen estar desalineados.
El polvo en los discos
Los discos de escombros están hechos de planetesimales (pequeñas rocas espaciales) y polvo fino, con muy poco gas. Este polvo y gas se producen por las colisiones entre los planetesimales o por la evaporación. El gas original y las partículas de polvo más pequeñas ya se han dispersado o se han unido para formar planetas.
La nube zodiacal, o polvo interplanetario, es el material en nuestro propio Sistema Solar que se crea por las colisiones de asteroides y la evaporación de cometas. Desde la Tierra, lo vemos como una banda de luz dispersa a lo largo de la eclíptica (el camino del Sol en el cielo) antes del amanecer o después del atardecer.
El polvo exozodiacal es un polvo similar que se encuentra alrededor de otras estrellas, en una posición parecida a la de la luz zodiacal en nuestro Sistema Solar.
Etapas de los discos circunestelares
Los discos circunestelares cambian a lo largo del tiempo. Estas etapas se refieren a cómo es el disco y de qué está hecho en diferentes momentos de su vida. Incluyen desde cuando el disco está lleno de partículas muy pequeñas, hasta cuando estas partículas crecen y forman objetos más grandes, luego planetesimales, y finalmente, sistemas planetarios como el nuestro.
Las principales etapas de evolución de los discos circunestelares son:
- Discos protoplanetarios: En esta etapa, hay grandes cantidades de material original (gas y polvo). Son lo suficientemente masivos como para poder formar planetas.
- Discos de transición: En esta etapa, el disco tiene mucho menos gas y polvo. Sus características están entre los discos protoplanetarios y los discos de escombros.
- Discos de escombros: En esta etapa, el disco circunestelar es un disco de polvo muy tenue, con muy poco o nada de gas. El polvo en estos discos no dura mucho, lo que significa que es polvo "de segunda generación", creado por colisiones, y no el material original de la formación de la estrella.
¿Cómo desaparecen y evolucionan los discos?
La disipación del material es uno de los procesos que hacen que los discos circunestelares cambien con el tiempo. Al observar cómo se disipa el material en diferentes etapas de un disco, los científicos pueden calcular cuánto tiempo duran. Por ejemplo, las observaciones de los discos de transición (que tienen grandes agujeros en su interior) sugieren que un disco circunestelar promedio dura unos 10 millones de años.
El proceso de disipación y cuánto dura en cada etapa no se entiende completamente. Se han propuesto varias ideas para explicar cómo se dispersan los discos. Algunas de estas ideas incluyen:
- Que el polvo se vuelve menos denso porque los granos crecen.
- La fotoevaporación, donde la radiación de la estrella central (como los rayos X o la luz ultravioleta) empuja el material lejos.
- La influencia de un planeta gigante que se forma dentro del disco.
La disipación ocurre continuamente en los discos circunestelares durante toda la vida de la estrella. También ocurre en diferentes partes del disco al mismo tiempo. Podemos dividir la disipación en:
- Disipación del disco interno: Ocurre en la parte más cercana a la estrella (a menos de 0.05-0.1 unidades astronómicas, que es la distancia de la Tierra al Sol). Esta región es la más caliente y el material emite luz en el infrarrojo cercano. Estudiar esta luz ayuda a entender cómo el disco alimenta a la estrella y cómo el material es expulsado.
- Disipación del disco medio: Ocurre en la región media del disco (entre 1 y 5 unidades astronómicas). El material aquí es mucho más frío que en la parte interna, por lo que emite luz en el infrarrojo medio. Es difícil de detectar y predecir cuánto tiempo tarda en disiparse. Los estudios sugieren que puede tardar entre menos de 10 y hasta 100 millones de años.
- Disipación del disco exterior: Ocurre en regiones más lejanas (entre 50 y 100 unidades astronómicas), donde las temperaturas son mucho más bajas. La luz emitida es de ondas más largas, en la región milimétrica del espectro. Se ha estimado que la masa de polvo en esta región es de aproximadamente 10-5 veces la masa del Sol. Los estudios de discos de escombros muy antiguos (de 10 millones a mil millones de años) sugieren que la masa de polvo puede ser tan baja como 10-8 veces la masa del Sol, lo que significa que la disipación en los discos exteriores ocurre durante mucho tiempo.
Los discos circunestelares no son estáticos, sino que están en constante cambio. El material en el disco se mueve, y la viscosidad (una especie de "pegajosidad" o fricción interna) en el disco ayuda a que el material se mueva hacia la estrella central, alimentándola.
Galería de imágenes
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Representación artística de una estrella T Tauri con un disco circunestelar.
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V1247 Orionis es una estrella joven y caliente rodeada por un anillo dinámico de gas y polvo.
Véase también
En inglés: Circumstellar disc Facts for Kids
- Estrellas T Tauri
- Formación estelar
- Planetas extrasolares
- Formación del sistema solar
- Nebulosa
- Polvo exozodiacal
