Se cree que todos los planetas rocosos como la Tierra comenzaron como polvo que rodea las estrellas recién nacidas, y las pistas sobre el origen de ese polvo nos llegan en los meteoritos y cometas de hoy, así como las observaciones de discos circunestelares alrededor de estrellas jóvenes.
Pero el misterio ha envuelto los detalles de la evolución del polvo y cómo eventualmente llega a formar objetos más grandes. Ahora, dos artículos en el diario. Naturaleza estamos proponiendo un nuevo mecanismo para explicarlo.
El nuevo mecanismo depende de los granos de polvo cristalino afectados por el calor, que de alguna manera migraron desde donde fueron creados, presumiblemente cerca del Sol, hacia el Sistema Solar exterior. Por implicación, el mismo proceso debería ocurrir alrededor de otras estrellas jóvenes.
Se propuso un trío de hipótesis pasadas para explicar la migración, pero ninguna de ellas encajaba del todo. Incluyeron, según el físico Dejan Vinkovic de la Universidad de Split en Croacia, la mezcla turbulenta, el lanzamiento balístico de partículas en un viento denso creado por la interacción del disco de acreción con el campo magnético de la joven estrella (llamado modelo X-wind), y mezcla mediada por brazos espirales transitorios en discos marginalmente gravitacionalmente inestables. Vinkovic es el autor principal de uno de los Naturaleza documentos.
"La mezcla turbulenta requiere una fuente de viscosidad turbulenta eficiente y la inestabilidad magnetorrotacional se invoca como el candidato más prometedor, pero grandes tramos del disco no se consideran suficientemente ionizados para mantener esta inestabilidad activa", escribió. "El modelo X-wind se basa en la noción teórica de las configuraciones de campo magnético en la vecindad inmediata de las estrellas de la secuencia pre-principal y se esperan grandes esperanzas en futuras observaciones para resolver esta situación".
Y finalmente, "el modelo de brazos espirales está en el dominio de las discusiones sobre si los números subyacentes, las aproximaciones físicas y los supuestos sobre las condiciones iniciales son lo suficientemente realistas como para que los resultados sean plausibles".
En el otro artículo, Peter Abraham, de la Academia de Ciencias de Hungría, y sus colegas encuentran la firma del polvo cristalino después de que una joven estrella se encendió, mientras que los datos de archivo no mostraron signos de ello antes de la erupción.
El artículo de Vinkovic investiga la mezcla de grandes partículas de polvo cristalino en la nebulosa protoplanetaria alrededor del joven Sol.
La fuerza producida por la luz que brilla sobre un objeto es un fenómeno bien conocido llamado presión de radiación. No lo sentimos en la vida cotidiana porque somos demasiado masivos para que este efecto sea notable. Por otro lado, para partículas muy pequeñas, esta fuerza puede ser mayor incluso que la gravedad que mantiene las partículas en la órbita alrededor de la estrella. Las investigaciones se han centrado hasta ahora solo en la presión de radiación debida a la luz de las estrellas. Los resultados mostraron que los granos individuales no viajarían lejos y serían empujados más profundamente en el disco.
Vinkovic informa que la radiación infrarroja que se origina en el disco polvoriento puede extraer granos mayores de un micrómetro del disco interno, donde son empujados hacia afuera por la presión de radiación estelar mientras se deslizan por encima del disco. Los granos vuelven a ingresar al disco en radios donde hace demasiado frío para producir suficiente presión de radiación infrarroja para un tamaño de grano y densidad de sólidos dados.
Sin embargo, Vinkovic señala que no solo es la estrella, sino también el disco que brilla. Al estudiar los efectos sobre los granos de polvo protoplanetario de más de un micrómetro, que es comparable al tamaño de partícula del humo del cigarrillo, Vinkovic descubrió que la intensa luz infrarroja de las regiones más calientes del disco protoplanetario es capaz de expulsar dicho polvo del disco. La radiación infrarroja es lo que podemos sentir como "calor" en nuestra piel. La combinación de la presión de radiación de la estrella y el disco crea una fuerza neta que permite que los granos de polvo surjan a lo largo de la superficie del disco desde las regiones internas hacia las externas del disco.
Las temperaturas en esta región caliente alcanzan alrededor de 1500 grados Kelvin (2200 grados Fahrenheit), suficiente para vaporizar partículas de polvo sólido o alterar su estructura física y química. El mecanismo que describe Vinkovic en su artículo transferiría esas partículas de polvo alteradas a regiones de disco más frías lejos de la estrella. Esto puede explicar por qué los cometas contienen una combinación desconcertante de hielos y partículas alterados a altas temperaturas. Los astrónomos se han quedado perplejos por esta mezcla, ya que los cometas se forman en regiones de disco frío a partir de sustancias congeladas como agua, dióxido de carbono o metano. Por lo tanto, se espera que las partículas de polvo rocoso que terminan mezcladas con helados nunca experimenten altas temperaturas.
En un editorial que acompaña los estudios, el astrofísico de la Universidad de Missouri, Aigen Li, escribió que el origen de los silicatos cristalinos en los cometas "ha sido un tema de debate desde su primera detección hace 20 años".
Si bien Li promociona en la nueva teoría, "Sería interesante ver si otros mecanismos como la mezcla turbulenta y el modelo 'X-wind' llevarían efectivamente granos submicrométricos, que son eficientes emisores de IR medio, hacia afuera y los incorporarían en cometas ", escribió. "También es posible que algunos, pero no todos, los silicatos cristalinos se produzcan in situ en las cometas cometarias".
Fuente: comunicado de prensa de Vinkovic. Vea una breve animación que muestra cómo funciona el mecanismo de movimiento de polvo recientemente propuesto.
