En abril, la filosofía y la
cosmología tienen la oportunidad de celebrar aniversarios conjuntos, aunque no
será como esas celebraciones pomposas y multitudinarias donde todos asistimos
solo por amor a la ceremonia, diciendo “salud”,
sin saber muy bien por qué. (versión solo texto aquí)
La doble celebración podría ser
más bien íntima o extremadamente temática como para historiadores de la
filosofía y la ciencia y para astrónomos, pero también para quienes simplemente
quieran saber cosas tan sencillas como de planetas, más bien pocos, aunque
ciertamente los motivos hayan podido afectar las creencias de todas las personas,
celebren o no, lo sepan o no y por eso, la premura para recordar los
aniversarios, un mes antes, para que no nos agarren desprevenidos y, llegado el
momento, saber si nos sumamos a ellos o no, evitando que nos pasen por el
frente sin ser capaces siquiera de reconocerlos.
1.
La
teoría de Kant sobre la formación de planetas (Kant nació el 22 de abril de
1796)
Immanuel Kant, en la historia del
pensamiento es como un punto de transición entre filosofía, pensamiento racional crítico
y ciencia, la “teoría
natural”. En ambas/entre ambas selló debates previos, por ejemplo, sobre el problema
del conocimiento con su propia “revolución
copernicana en la teoría del conocimiento” y su “principio de autonomía” que
llevó al terreno de nunca aceptar el imperativo de una autoridad como base
ética.
Conforme lo precisa Popper en su
ensayo “La Ciencia y la Crítica”, postuló, basado en la matemática y en la
física de Isaac Newton, la “
primera
cosmología moderna, la teoría de los sistemas de estrellas y los sistemas de
Vías Lácteas formulados por Kant”, en una obra titulada
“Historia general de la naturaleza y teoría
del cielo”, poco conocida en
los anaqueles filosóficos pero muy estimada, con justa razón, en la
investigación cosmológica.
Historia general de la
naturaleza y teoría del cielo, (“Historia”) cuyo
nombre completo es en realidad, “Historia
general de la naturaleza y teoría del cielo. Ensayo
sobre la Constitución y el Origen Mecánico del Universo. Tratado de Acuerdo a
los principios de Newton” fue publicada en 1755, mucho antes que Kant publicara sus
“Críticas a la Razón”, “Pura”, en
1781 y “Práctica” en 1788.
En 1796, fue publicada
“Exposition du système du monde”, por
Pierre-Simon Laplace
que expuso la formación del sistema solar a partir de una nebulosa o remolino
de polvo y gas, similar a la teoría de Kant de 1755. Con el tiempo, se habló de
una sola teoría, la
“teoría de
Kant-Laplace, la
“teoría de la
nebulosa protosolar”, para explicar el origen del sistema solar.
Sin embargo, la exposición de
Laplace fue “
más detallada pero no más acertada” que la de su predecesor. Además, 41 años de
anticipación no pueden omitirse fácilmente. Por eso es que hoy se reconoce a
Kant la paternidad de la teoría de la formación de los planetas y los astrónomos
la consideran el fundamento básico para explicar el origen y desarrollo de los sistemas
planetarios, debidamente contrastada, como lo veremos más adelante.
Kant era explícitamente atomista.
En el prefacio de su obra de 1755 señala:
“No negaré que la teoría de Lucrecio o de su predecesor, de Epicuro, Leucipo y
Demócrito, tienen mucho parecido con la mía”. Reconoce que comparte con
ellos “el estado primitivo de la
naturaleza dentro de la dispersión general de la materia inicial de todos los
cuerpos siderales o de los átomos, como los llaman ellos” y los registra
como “autores de las doctrinas del nacimiento
mecánico del Universo”.
Señaló que "una gravedad que impulsa aquellas partículas elementales a caer” que
postuló Epicuro, no parecía muy
distinta “de la atracción newtoniana
que…presupongo”, él; de la misma manera reconoció que Epicuro “les dio también cierta desviación del movimiento
rectilíneo de la caída…coincide aproximadamente con la alteración de la caída
vertical tal como la deducimos de la fuerza repulsiva de las partículas”. Y
termina diciendo:”Finalmente, los
torbellinos que nacieron del difuso movimiento de los átomos, eran una parte
principal en las doctrinas de Leucipo y Demócrito, y los encontraremos también
en la nuestra”.
Kant mismo señaló que la
diferencia fundamental entre el
sistema de los atomistas y el
suyo era la lógica subyacente. Mientras que en los primeros eran puras
relaciones casuales, él las atribuyó a la “ley
necesaria”, las leyes de Newton, las de la mecánica clásica, detrás de las
cuales también reconoció una mano divina, una concesión al aún peligroso
entorno inquisitivo de la época, aunque toda su teoría hizo innecesaria
cualquier “mano de dios”, más aún
porque en ella postuló la ilusión de las “estrellas
fijas”, la extensión de su argumento a todo el universo (que no desarrolló)
y la tesis de la existencia de vida en otros mundos (que si desarrolló).
Escribiría Kant : “
queda una diferencia esencial entre la
antigua cosmogonía y la presente”, la de él. “Ellos
deducían todo orden perceptible en él, sólo del azar que hizo que los
átomos concordasen de manera tan feliz que formaron un todo bien ordenado...
llevaron la incongruencia al extremo de atribuir el origen de todos los seres
animados precisamente a este accidental encuentro, deduciendo la razón efectivamente
de la irracionalidad”.
En cambio, en su doctrina, Kant encontró “la materia atada a ciertas leyes
necesarias. En su total disolución y dispersión, veo empezar el
desenvolvimiento perfectamente natural de un todo hermoso y ordenado. Esto no
ocurre por una casualidad u ocasionalmente, sino se observa que calidades
naturales conducen necesariamente a ello…Por consiguiente, la materia que es la
substancia inicial de todas las cosas, se halla ligada a ciertas leyes y
abandonada libremente a ellas tendrá que producir necesariamente hermosas
combinaciones. No tiene libertad de desviarse de este plan de la perfección.
Encontrándose pues sometida a una intención suprema y sabia, necesariamente
tendrá que haber sido colocada en tales condiciones armoniosas por medio de una
causa primordial que la determina, y existe un Dios porque hasta en el caos la
naturaleza no puede proceder de otra forma que regular y ordenadamente”.
En ese mismo prefacio Kant
sintetizó;
“Presumo la dispersión total
de la materia del Universo y hago de ella un caos completo. Veo formarse la
materia de acuerdo a las leyes definidas de la atracción y modificarse su
movimiento por la repulsión. Me deleito en ver producirse, sin ayuda de
ficciones arbitrarias, y ocasionado por las definidas leyes de movimiento, un
todo bien ordenado que se asemeja tanto al sistema universal que vemos ante
nuestros ojos, que no puedo abstenerme a considerarlo el mismo”.
En la primera parte de aquel
libro, Kant escribirá algunas líneas que ponen en perspectiva su propia obra,
así como la posterior labor de astrónomos e investigadores, telescopios
terrestres y espaciales, en particular del Telescopio Espacial Hubble.
Escribió: “Se abre aquí un vasto campo
para descubrimientos, cuya llave la dará la observación. Las llamadas estrellas
nebulosas y las que se duda en llamar así, tendrían que ser investigadas y
examinadas siguiendo las indicaciones de esta teoría”.
El 19 de de febrero de 2015, 260
años después de aquella genial premonición, a propósito de la divulgación de
una imagen doble de la estrella “Beta Pictoris” tomadas en 2007 y 2012, el
Telescopio Espacial Hubble sintetizó así el aporte de Kant a la luz de los
continuos descubrimientos que contrastaron su teoría:
“Más de una década antes del hallazgo de planetas orbitando estrellas normales, el
mundo de la astronomía estaba intrigado por el descubrimiento de un disco de polvo y gas vasto, en el borde plano en forma de pancake, que circulaba la estrella recien nacida Beta Pictoriss. Al parecer, para validar la hipótesis por el filósofo alemán Immanuel
Kant, hace 230 años, que nuestro sistema solar nació cuando los planetas se
condensaron a partir de material nebular en el plano de tal disco“.
No fue la primera vez que el HST
reconoce a Kant. Desde la última década del siglo pasado cuando empezaba a ser
notorio que aquellos discos alrededor de estrellas eran más comunes de lo que
se pensaba, el Hubble, que había contribuido a generar esa imagen con sus
propios descubrimientos, reconocía ya e se valor:
“En
1994, Hubble descubrió decenas de discos de polvo alrededor de estrellas
jóvenes en la gran nebulosa de Orión. Apodado "proplyds" estos discos
son ampliamente considerados como precursores de los sistemas planetarios de
pleno derecho. Estos discos se propusieron en el siglo XVIII por Immanuel Kant
para explicar el simple hecho de que todos los planetas del sistema solar se
encuentran casi en el mismo plano y así nacieron de un disco primordial que
proporciona la materia prima para el crecimiento planeta”.
Un reconocimiento que se repitió
en enero de 1996, después de que el HST descubriera evidencia de un planeta
alrededor de la estrella
“Beta Pictoris”:
“Descubierto
en 1983, el disco de Beta Pictoris hace tiempo ha sido considerado una
reliquia de la formación de planetas. En 1775 el filósofo Immanuel Kant propuso
la hipótesis nebular de la formación planetaria para explicar el hecho de que
las órbitas de los planetas se encuentran casi en el mismo plano. Consideró
estas órbitas coplanetarias ‘esqueleto’ de un disco primordial donde los
planetas crecieron de partículas más pequeñas, "bola de nieve" en
cuerpos más grandes - un proceso llamado aglomeración. (Observaciones del
Hubble de la región de formación estelar de Orión encontrar estos discos son
comunes en las primeras etapas de la formación de estrellas)”.
Desde la década de los noventa
del siglo pasado, el Hubble ha proporcionado
evidencia de la existencia de discos similares de escombros, en más de
sesenta estrellas jóvenes de menos de un millón de años de edad en la Nebulosa
de Orion, alrededor de las estrellas AB
Aurigae de entre 2 a 4 millones de años y de Fomalhaut, de 200 millones de edad, donde además encontró evidencia
de un planeta. También demostró que en
la estrella Beta Pictoris no había
uno sino dos discos protoplanetarios.
En octubre de 2006, el HST también proporcionó
evidencia definitiva de la existencia de un planeta entre la estrella
“Epsilon Eridani” y su disco,
siendo la primera vez que se podía ver
todo junto, el disco, el planeta y la estrella:
“Hace más
de 200 años, el filósofo Immanuel Kant propuso por primera vez que los
planetas nacen a partir de discos de polvo y gas que giran alrededor de sus
estrellas caseras....Ahora, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, en
colaboración con los observatorios terrestres, tiene por fin confirmaron lo que
Kant y los científicos han predicho desde hace tiempo: que los planetas se forman
a partir de discos de polvo alrededor de estrellas”.
Fue la primera vez que se pudo
ver todo junto, el disco, el planeta y la estrella, es decir, lo mismo que
aquí, en nuestro Sistema Solar que sí, que afuera, más allá del último de
nuestros planetas, realmente lejos, escombros, con nombres tan extraños como el
Cinturón de Kuiper y la Nube de Oort que ni siquiera ha sido
observada.
Más acá cometas, planetas enanos
y planetas, incluyendo la Tierra, el planeta azul, el único donde hasta ahora
se ha comprobado la existencia de vida. Y por supuesto, en el centro de todo,
la estrella, nuestro Sol, con 4.6 billones de antigüedad, madura, no tan joven
como las demás pero con el mismo sistema planetario y dinámica de desarrollo
que ellas.
En esos términos, en general, desde Kant, a inicios del siglo XXI, la teoría
aceptable para nuestro Sistema Solar es el siguiente.
“Los astrónomos teorizan que cuando el Sistema Solar se formó hace unos 4,6 millones de años,
todo el gas y el polvo se establecieron rápidamente en un disco plano. Este
disco se cree que ha sido muy grande, unas 200.000 veces la distancia entre la
Tierra y el Sol y extendido a una significativa distancia de la estrella más
cercana. Con el tiempo, las órbitas de polvo y cometas en los alcances extremos
del disco fueron transformados por tenues tirones gravitacionales provenientes
de las estrellas cercanas que pasan, alterando la forma del disco hasta que los
cometas más externos del disco forman una aura casi esférica o posiblemente
como la de futbol, alrededor del sol (llamada la Nube de Oort en honor al
astrónomo holandés que hipotetizó su existencia)”. La región interior del disco
originalmente plano del Sistema Solar ha sido muy poco perturbada por el tirón gravitacional de las estrellas
cercanas y todavía parece haber permanecido esencialmente plano. Esa región interior
se llama el Cinturón de Kuiper”.
En realidad, los sistemas
planetarios han resultado ser más comunes de lo que se pensaba. Por supuesto,
ello aumenta la posibilidad de encontrar vida, inteligente o no. O que ella, la vida inteligente, nos encuentre
a nosotros. Sería genial.
2. Evidencia del Telescopio Espacial Hubble en favor de la teoría kantiana de la
formación de planetas El Hubble fue lanzado al espacio el 24 de abril de
1990
a) Beta Pictoris
Como ya mencionamos, el 19 de febrero de 2015 el Telescopio Espacial Hubble distribuyó una
doble imagen, tomadas en 2007 y 2012, del disco protoplanetario;alrededor de la estrella Beta Pictoris a 63 años luz de distancia, el más cercano de los discos conocidos similares; Beta Pictorisuna masa 1,8 veces superior a la del Sol y 9 veces más luminoso que él. Una estrella joven, de unos 20 millones de años de edad, frente a los 4.6 billones de nuestro Sol.
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| The photo at the bottom is the most detailed picture to date of a large, edge-on, gas-and-dust disk encircling the 20-million-year-old star Beta Pictoris. The new visible-light Hubble image traces the disk in closer to the star to within about 650 million miles of the star (which is inside the radius of Saturn's orbit about the Sun). When comparing the latest images to Hubble images taken in 1997 (top), astronomers find that the disk's dust distribution has barely changed over 15 years despite the fact that the entire structure is orbiting the star like a carousel. The Hubble Space Telescope photo has been artificially colored to bring out detail in the disk's structure.Credit: NASA, ESA, and D. Apai and G. Schneider (University of Arizona). February 19, 2015 02:00 PM |
Alrededor de ella existe ese disco;
un “
disco de acreción”,
es decir, donde el crecimiento es por adición de materia a partir de
coaliciones y evaporaciones; delgado y
plano; de
200
billones de millas de diámetro;
inclinado
de canto hacia la Tierra; de
“escombros
circunestelares”, más bien
“muy
polvoriento” posiblemente por coaliciones de fragmentos o de asteroides en
su interior;
especialmente brillante
debido a una gran cantidad de dispersión de luz estelar en él. Orbita la
estrella, como un
“carrusel majestuoso” cada 18 y 22
años, más o menos como el radio de la órbita de Saturno alrededor del Sol. La
imagen de 2012 obtenida por el HST se considera la imagen más detallada
obtenida de aquel disco. Fu descubierto en
1983/1984
por el
Satélite
IRAS que también descubrió un anillo similar en la estrella Vega.
Por su luminosidad, por su
posición ante la Tierra y por su cercanía, el disco de
Beta Pictoris es el más
estudiado de todos los anillos similares conocidos. Hoy se le considera
el “primer y mejor ejemplo de un joven sistema planetario”, similar al del
Sistema Solar en sus inicios.
Las imágenes distribuidas en febrero forman parte de una tradición de estudios del HST que se remontan al menos a 1991 cuando las observaciones realizadas a
Beta Pictoris por el
Goddard High Resolution Spectrograph, a bordo del HST, posibilitaron una imagen artística de extraordinaria belleza, donde se describía su disco de gas,
“incrustado en lo profundo de un disco mucho más amplio de partículas de polvo…”. Ese mismo año observaciones espectroscópicas del HST encontraron evidencia de cometas que frecuentemente caen en él.
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| This is an artist's concept of the near stellar environment of the star Beta Pictoris. This illustration is based upon recent observations made with the Goddard High Resolution Spectrograph aboard the Hubble Space Telescope.This illustration shows three major components of the near stellar region, which is roughly the size of our inner Solar System. The reddish center ring (C) is a diffuse gas disk, which has a stable orbit around the star. This ring surrounds an inner disk (D) of gas which is slowly drifting toward the star. The white "comet-like" features in this bluish disk are dense streams of gas spiraling down the star gravitational potential "well." The outer filamentary structures (A&B), first detected by the Space Telescope, may be an expanding gas halo, or foreground features seen in the local interstellar medium. Credit: Dana Berry (STScI). May 17, 1991 12:00 AM Source: Hubblesite.org |
En octubre de 1995, una imagen del HST de la
Beta Pictoris mostró claramente una
parte del disco de polvo que le rodeaba. En ese momento se estimó que el
espesor del disco no debería ser mayor de
600 millones
de kilómetros, cuatro veces más delgado que lo estimado con imágenes desde
la Tierra
En aquel mismo año de 1995 pero en enero, la primera imagen, tomada por la “Wide Field
Planetary Camera 2” del HST de la región interior del disco de polvo, llamó la
atención del Dr. Christopher Burrow, del
Space
Telescope Science Institute, que notó una
“deformación inesperada”, un “
bulto inusual” en la región interna
del disco ubicado en una zona despegada de unos
5
billones de millas, hacia el centro de él.
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| This image was taken with the Wide Field Planetary Camera 2 in January 1995. The star is located 50 light-years away in the southern constellation Pictor (Painter's Easel). Beta Pictoris is a main sequence star, slightly hotter than our Sun.Credit: Chris Burrows, Space Telescope Science Institute (STScI) the European Space Agency (ESA), J. Krist (STScI), the WFPC2 IDT team, and NASA |
Burrows
concluyó
que dicho bulto era
“causada por el tirón
gravitatorio de un planeta invisible”
y que por lo tanto el
“sistema de Beta
Pictoris parece contener al menos un planeta no muy diferente de Júpiter en tamaño
y órbita. Los planetas rocosos como la Tierra también podrían rodear Beta
Pictoris. Sin embargo, no hay evidencia de éstos todavía. Cualquier planeta
será al menos un par de millones de veces más débil que la estrella y
actualmente imposibles de ver directamente, incluso con el Hubble". Burrows
estimó que
“su tamaño podría ser entre
una vigésima a veinte veces la masa de Júpiter.
El planeta parece estar dentro
del rango de distancias planetarias típicas de nuestro sistema solar. Si dicho
planeta estuviera de su estrella como Júpiter del Sol, entonces también debe
tener la misma masa que Júpiter y señaló que la órbita del planeta estaría
inclinada tres grados con relación a su disco, que sería típico de las
inclinaciones de las órbitas de los planetas de nuestro sistemas solar”.
Tres años después, en enero de 1998, nuevas imágenes del HST mostrarían una
nueva distorsión esta vez en el borde exterior del disco que, dado su efecto
particular no podía ser explicada por la presencia de un planeta sino por el
paso o presencia de una estrella enana marrón, conforme un
equipo
encabezado por Al Schultz de
Computer Sciences Corporation de
Space Telescope Science Institute y Fred
Bruhweiler de
The Catholic University of
America (CUA)
 |
| These two Hubble Space Telescope visible-light views of the edge- on disk of dust around the star Beta Pictoris yield telltale evidence for the existence of planets, and possibly the gravitational tug of a companion brown dwarf or bypassing star. Both views reveal warps in the disk that might be caused by the gravitational pull of one or more unseen companions. Since its discovery, Beta Pictoris has long been considered one of the nearest examples of an extrasolar planetary system still forming.Top Credit: Al Schultz (CSC/STScI, and NASA). January 7, 1998 12:00 AM (EST) |
De acuerdo a Schultz, la
distorsión se originaría en una pequeña estrella marrón que podría estar
circulando a Beta Pictoris a una gran distancia. Por su parte, Bruhweiler
favoreció la tesis del paso de una estrella en los últimos 100 millones desde
que se formó el disco. En cualquier caso, ninguna de ellas descartaría la tesis
de la presencia de un planeta en el interior del disco. Al contrario. Bruhweiler recalcaría que "las nuevas imágenes del Hubble muestran muchos de los nuevos
indicios de que el disco pudiera ser los límites exteriores del Sistema Solar
alrededor de Beta Pictoris. Podría ser lo que nuestro Sistema Solar parecía
hace cuatro billones de años"
Los hallazgos derivados del HST se
extienden al nuevo siglo. En
enero de
2000, un grupo de investigadores del Telescope Science Institute,
estudiando imágenes de HST y telescopios terrestres en Hawai y Chile anunciarían
que aquel disco planetario está
“dinámicamente
sonando como una campana”, un golpe gravitacional de una estrella que pasó
cerca de Beta Pictoris hace unos 100.000 años. Dicho hallazgo ayudaría a
mostrar que
“un encuentro cercano con una
estrella vecina puede perturbar gravemente la evolución y aparición de discos
delgados como éste”, considerados como
“los viveros de los sistemas planetarios”. Los investigadores suponen que
sobrevuelos de estrellas similares en nuestro sistema solar hace mucho tiempo
pueden haber reorganizado los cometas que ahora pueblan la Nube de Oort y el
Cinturón de Kuiper.
 |
| A NASA Hubble Space Telescope false-color, visible-light picture of one side of the edge-on dust disk around the star Beta Pictoris. Knots in the disk (marked A,B,C,D) are interpreted as rings of dust, seen edge-on.Image Credit (Left) : NASA and Paul Kalas (Space Telescope Science Institute). January 15, 2000 09:20 AM (EST) |
El disco se extiende sobre una
gran área de 65 billones de millas pero un lado del disco
es 20%
más largo y más delgado que el otro. Escondidas en la parte más densa del
disco existen acumulaciones de polvo que están presentes en ese lado más largo
y delgado.
Los investigadores infirieron que aquellos cúmulos de polvo podían
ser anillos si el disco fuera visto de cara, no de canto como se observa con
relación a la Tierra normalmente, y dado que solo aparecen en aquel lado del
disco entonces la órbita de dichos anillos sería sumamente elíptica. En tal
caso, solo un objeto supermasivo, como una estrella de paso, hubiera sido capaz
de de perturbar el sistema original.
Para mostrar o no dichas
suposiciones, los investigadores le pidieron a John Larwood de Queen Mary y
Westfield Collegue del Reino Unido, crear una
simulación
de un disco en reposo hecho de un millón de partículas en órbita alrededor de
una estrella virtual para explorar que pasaría si otra estrella la atravesara
en una órbita cercana a la colisión. En la simulación final, la gravedad de la
estrella que pasa reorganiza la órbita de cada partícula, creando un sistema de
anillo elíptico 100.000 años después del evento catastrófico. El modelo también
reprodujo
la asimetría del 20% en el disco. Los investigadores proseguirían con la
búsqueda de esa “estrella intrusa” con 186
estrellas cerca de Beta Pictoris.
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| These four images are from a computer simulation of a star flying by and disrupting a circumstellar disk of dust around the star Beta Pictoris. Credit: John Larwood (Queen Mary and Westfield College, London, UK).January 15, 2000 09:20 AM (EST) |
En junio de 2006, un equipo encabezado
por
David Golimowski de Johns Hopkins University confirmó la existencia no de uno sino de
dos discos de polvo alrededor de Beta Pictoris”. Las imágenes, tomadas por el Hubble
Advanced Camera for Surveys, hasta ese momento las mejores en luz visible
tomadas de “Beta Pict”, mostraban claramente
un disco secundario distinto inclinado unos 4 grados desde el disco
principal. El disco secundario es visible aproximadamente a 24 millones de
millas de la estrella y probablemente se extiende aún más lejos. La imagen
muestra un disco de polvo principal y un mucho más débil disco secundario. En suma, “dos concentraciones de polvo en dos discos
separados”, abriéndose la posibilidad de mostrar evidencia de uno o más
planetas que orbitan alrededor de una estrella.
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| The image was taken Oct. 1, 2003.The Advanced Camera for Surveys images were obtained as part of the guaranteed observing time awarded to the ACS Investigation Definition Team led by Holland Ford (Johns Hopkins University) and Garth Illingworth (University of California at Santa Cruz).Credit: Credit: NASA, ESA, D. Golimowski (Johns Hopkins University), D. Ardila (IPAC), J. Krist (JPL), M. Clampin (GSFC), H. Ford (JHU), and G. Illingworth (UCO/Lick) and the ACS Science Team. June 27, 2006 01:00 PM (EDT) |
"El
hallazgo sugiere que los sistemas planetarios podrían estar formándose en dos
planos diferentes. Sabemos que esto puede suceder porque los planetas de
nuestro sistema solar se inclinan normalmente a la órbita de la Tierra en
varios grados. Tal vez las estrellas que forman más de un disco de polvo pueden
ser la norma en los años de formación de un sistema de estrellas" (Golimowski).
b) Discos de las Estrellas en la Nebulosa de
Orión (1992, 1994 y 1995), de la Estrella AB Aurigae (1999), la Estrella Fomalhaut -HD
216956 (2005) y la Estrella Epsilon Eridani (2006)
El disco de polvo de “Beta
Pictoris” no es el único disco descubierto ni el que monopoliza la gloria en
la carrera de descubrimientos del Hubble por conocer los detalles de la formación
de nuestro sistema planetario.
En los años noventa, diversos
equipos de investigación con la participación del Dr. Robert O’Dell de Rice University, concentraron sus esfuerzos
en la Nebulosa de Orion, una partera de estrellas a 1.500 años luz de
distancia, visible a simple vista, brillante, muy brillante, una de las
nebulosas más estudiadas, con gases constituyentes que incluyen hidrógeno,
helio, oxígeno, carbono, neón, nitrógeno, azufre, argón, y cloro.
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| Orin Nebula Credit: C.R. O'Dell (Rice University), and NASA |
Como resultado de esos estudios, utilizando
la Wide Field Camara del HST, a fines de 1992 se anunció lo que se consideró en
ese momento
“la evidencia más fuerte que en
muchas estrellas se forman sistemas planetarios”, desde
“discos prolongados de polvo” como
“requisito previo para la formación de
sistemas solares como el nuestro”. La evidencia se encontró en
alrededor de
15
estrellas recién formadas en una porción de la Nebulosa de Orion, al sur del cluster
estelar Trapezium, sugiriendo que casi un 50% de las estrellas existentes en
esa región tienen discos protoplanetarios.
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| This color photograph is a composite of separate images taken at the wavelengths of the two abundant elements in the nebula: Hydrogen and Oxygen, and the red image was made to isolate the star's image. The images were taken with HST's Wide Field and Planetary Camera (in wide field mode), on August 13 and 14, 1991.Credit: C.R. O'Dell (Rice University), and NASA. December 16, 1992 12:00 AM (EST) |
Hasta ese momento, discos
protoplanetarios solo se habían
confirmado
en cuatro estrellas: Alpha Lyrae, Alpha Piscis Austrini, Epsilon Eridani y, por
supuesto, Beta Pictoris. Sin embargo, Hubble había logrado observar estrellas
recién formadas con menos de un millón de años de edad, proporcionando evidencia
directa que el polvo que las rodea tiene demasiado giro para dejarse arrastrar
a ellas y que, por el contrario, se extiende en un amplio
disco
aplanado. O'Del consideró a los discos como una
“nueva clase de objeto descubierto en el universo” y los nombró, a sugerencia de su esposa –Gail,
como
“proplyds”.
Cada
“proplyd” aparece como un grueso disco con un agujero en el centro,
donde se encuentra la estrella. La radiación de las estrellas calientes
cercanas hierve el material de la superficie del disco, a razón de la
mitad de
la masa de la Tierra por año, siendo afectado por el viento de estelar de
radiación y partículas subatómicas. De acuerdo a ello, O’Dell estimó que la
masa inicial de un
“proplyd” sería
por lo menos 15 veces la de Júpiter, es
decir, 15 veces casi dos veces y media la masa de los demás planetas juntos, 15
veces 318 veces mayor que la masa de la Tierra, así de grande.
En junio de 1994, la NASA anunció que el
mismo Dr O’Dell con otros colegas, había encontrado en la
Nebulosa
de Orión “la evidencia más fuerte que el proceso que puede formar planetas es común en la Vía Láctea y
más allá en el universo”. Para ese momento, ya los
“grandes discos de polvo” eran considerados la
“materia prima para la formación de planetas”. En aquel estudio
censaron 110 estrellas jóvenes, encontrando discos en 56 de
ellas. Una
“joven estrella en el
centro de cada disco”. En realidad, más que
"discos de polvo" se trata,al menos en estas estrellas, estiman los científicos, de discos 99% gases y 1% polvo.
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| A Hubble Space Telescope view of a small portion of the Orion Nebula reveals five young stars. Four of the stars are surrounded by gas and dust trapped as the stars formed, but were left in orbit about the star. These are possibly protoplanetary disks, or "proplyds," that might evolve on to agglomerate planets. The proplyds which are closest to the hottest stars of the parent star cluster are seen as bright objects, while the object farthest from the hottest stars is seen as a dark object. The field of view is only 0.14 light-years across. The image was taken on 29 December 1993 with the HST's Wide Field and Planetary Camera 2. Credit: C.R. O'Dell/Rice University; NASA.June 13, 1994 12:00 AM (EDT) |
Los hallazgos de una gran cantidad de discos en un cúmulo de
estrellas jóvenes, reforzó definitivamente la hipótesis que los
sistemas
planetarios son comunes en el universo. Pero la información proporcionada
por el HST fue más allá. O’Dell fue capaz de medir la masa de uno de aquellos
discos de polvo, encontrando que contiene suficiente
material para hacer un planeta como la Tierra. Además, la información proporcionada por el HST mostraba
presumiblemente que aquellos discos contienen los mismos
materiales que los planetas del Sistema Solar como carbono, silicatos y
otros constituyentes de base y confirmando que la forma de los discos de polvo era
como de “
panqueques y no de “
conchas” como
algunos sugerían hasta ese momento.
Ciertamente, por la luminosidad
derivada de las estrellas circundantes, aquellos
proplyds ya se observaban.. Sin
embargo, fue el HST el que permitió que
O’Dell y sus colegas
mostraran la
verdadera naturaleza de aquellos objetos, eslabones, ya no tan perdidos como en
la época de Kant, fundamentales para la comprensión de la
formación
de planetas.
Un año y medio después, el 20 de
noviembre de 1995, la NASA dio a conocer imágenes tomadas en primer plano por el HST entre 1994 y 1995, gracias al Dr.O ‘Dell y al investigador Shui Kwan Wong, en el centro de la misma nebulosa. Los investigadores concluyeron la inclinación de los discos en ángulos diferentes a los de la Tierra, proveyendo prueba irrefutable de su existencia
Imágenes de varios proplyd
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| These are Hubble Space Telescope images of four newly discovered protoplanetary disks around young stars in the Orion nebula, located 1,500 light-years away. Gas and dust disks, long suspected by astronomers to be an early stage of planetary formation, can be directly seen in visible light by Hubble.Credit: Mark McCaughrean (Max-Planck-Institute for Astronomy), C. Robert O'Dell (Rice University), and NASA. November 20, 1995 12:00 AM (EST) |
Para junio de 1999, el HST revelaba una
imagen de luz visible, tomada por el HST Imaging Spectrograph, del anillo de gas y polvo que rodea a la estrella
AB Aurigae, de entre 2 a 4 millones de edad y 2.4 veces más masiva que el Sol. A 469 años luz de la Tierra; en la Constelación de Auriga. Un anillo muy amplio, de por lo menos 121 billones de millas (194 billones de kilómetros), donde al menos 30 de nuestros sistemas solares cabrían en él. Su existencia ya había sido demostrada por telescopios terrestres y otros espaciales.
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| NASA's Hubble Space Telescope has snapped a nearly face-on view of a swirling disk of dust and gas surrounding a developing star called AB Aurigae. The Hubble telescope image, taken in visible light by the Space Telescope Imaging Spectrograph, shows unprecedented detail in the disk, including clumps of dust and gas that may be the seeds of planet formation.June 2, 1999 01:30 PM (EDT). Credit: C.A. Grady (National Optical Astronomy Observatories, NASA Goddard Space Flight Center), B. Woodgate (NASA Goddard Space Flight Center), F. Bruhweiler and A. Boggess (Catholic University of America), P. Plait and D. Lindler (ACC, Inc., Goddard Space Flight Center), M. Clampin (Space Telescope Science Institute), and NASA. The ground-based image is courtesy of P. Kalas (Space Telescope Science Institute). June 2, 1999 01:30 PM (EDT |
Para un equipo de investigación encabezado
por Carol Grady del
National Optical
Astronomy Observatories, las inquietudes eran más bien sobre el proceso de
formación, cuánto tiempo, qué partes, qué procesos específicos. Aunque aún queda
mucho por conocer, las imágenes de
AB
Aurigae ayudaron a clarificar esas cuestiones . En primer lugar, que la
transición de los discos de gas y polvo a discos de escombros con planetas, se
produce alrededor de las estrellas que tiene de 1
a 10
millones de años de edad, diferenciando
discos
protoplanetarios que rodean estrellas jóvenes hasta un millón de años, de
discos planetarios más maduros de
alrededor de entre 8 a 20 millones de edad.
En este caso, los investigadores
“no vieron ninguna evidencia de grandes cuerpos invisibles barriendo franjas de
polvo” pero lograron observar la
“estructura
en las nubes de polvo, lo que sugiere que el material empieza a agruparse en un
proceso que podría formar planetas en los próximos millones de años” , Los
cúmulos existentes son extremadamente grandes:
de 1.3 a 3 billones de millas (2 a 5 billones de kilómetros) de ancho o de 14 a
32 veces la distancia de la Tierra al Sol. También residen mucho más lejos de
AB Aurigae que Plutón, el planeta más
lejos del Sol.
Similares características se
señalaba se habían visto en los discos que rodean estrellas jóvenes, de 300.000
a 1 millón de años.
“En las estrellas
jóvenes no vemos tanto la estructura como en AB Aurigae. Los sistemas de
estrellas un poco mayores que AB Aurigae, ya han limpiado zonas que sugieren
que planetas grandes ya se han desarrollado”.
“La imagen de AB Aurigae, junto con otros estudios del HTS, sugieren
que la transición de un disco protoplanetario a un sistema de planetas, se produce poco
después de entre los 2 a 4 millones de años pero antes de los 8 millones”.
En junio de 2005, una imagen de la estrella Fomalhaut (HD 216956), a 25 años luz de distancia de nuestro Sol, mostró en ese momento la imagen de luz visible más detallada de un anillo de polvo alrededor de una estrella. El anillo había sido descubierto en 1983 por el “Infrared Astronomical Satellite (IRAS)” de la NASA.
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The top view, taken by NASA's Hubble Space Telescope, is the first visible-light image of a dust ring around the nearby, bright young star Fomalhaut (HD 216956). The image offers the strongest evidence yet that an unruly planet may be tugging on the dusty belt. The left part of the ring is outside the telescope's view. The ring is tilted obliquely to our line of sight.Credit: NASA, ESA, P. Kalas and J. Graham (University of California, Berkeley), and M. Clampin (NASA's Goddard Space Flight Center). June 22, 2005 01:00 PM (EDT)
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La imagen muestra la evidencia más fuerte
de que planeta no visto puede estar tirando del anillo, de acuerdo a un equipo dirigido por Paul Kalas
de la University of California, James R. Graham de la University
of California y Mark Clampin del NASA
Goddard Space Flight Center. El centro del anillo está a 1.4 billones de
millas, 15 UA, de distancia de la estrella, una distancia igual a
casi la mitad de camino de nuestro Sistema Solar. Para los astrónomos, la
explicación más plausible es que un planeta invisible que se mueve en una
órbita elíptica remodela el anillo con su fuerza gravitatoria:“lagunas en el anillo que podrían haber sido
talladas por la influencia gravitacional de un cuerpo invisible”.
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This illustration of a ring of debris encircling the star Fomalhaut shows the putative planet orbiting inside the ring. In this picture, the background stars and constellations are identified. This is not the same view we would see from Earth, because Fomalhaut is 25 light-years from the Sun. Nevertheless, the constellations are still recognizable. The Sun, for example, is a bright star in the constellation Leo. Other well-known stars such as Alpha Centauri, Sirius, and Procyon also can be seen.Illustration Credit: NASA, ESA and A. Feild (STScI). June 22, 2005 01:00 PM (EDT)
El anillo es similar al Cinturón de Kuiper
de nuestro Sistema Solar, una vasta reserva de material helado sobrante de la
formación de nuestros planetas del Sistema Solar, aunque su diámetro es cuatro veces
que él. El borde interior del disco es más agudo que su borde exterior, un signo revelador de que un
objeto está gravitacionalmente barriendo el material como una máquina despeja
la nieve.. Se sospecha que el planeta puede estar orbitando dentro del borde
interior del anillo de polvo, entre 4.7 y 6.5 billones de millas (50 a 70 UA) de la
estrella. El anillo está a 12 billones de millas (133 UA) de Formalhaut que es
mucho más lejos de lo que nuestro planeta más lejano desde el Sol.
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| A bird's-eye comparison of the Fomalhaut ring with our solar system. In this graphic, Fomalhaut's ring, about 25 billion miles across its inner diameter, is compared with our inner and outer solar system. Illustration Credit: NASA, ESA and A. Feild (STScI). Illustration Credit: NASA, ESA and A. Feild (STScI). June 22, 2005 01:00 PM (EDT) |
Formalhaut, de 200 millones de años de edad,
es un infante comparado con los 4.5 billones de años de nuestro Sol pero es 10
veces más viejo que los discos de escombros vistos previamente alrededor de las
estrellas que hemos mencionado. “El
tamaño del anillo de polvo de Formalhaut sugiere que no todos los sistemas planetarios
se forman y evolucionan de la misma manera –arquitecturas planetarias pueden
ser muy diferentes de una estrella a otra”, explicó Kalas.
Fue en octubre de 2006 que el HST en colaboración con observatorios terrestres mostraron evidencia definitiva de la existencia del planeta extrasolar, hasta ese momento, el más cercano a nuestro Sistema Solar, alrededor de la estrella Epsilon Eridani , a solo 10.5 años luz. La estrella también está rodeada por un disco de polvo y gas, siendo que su inclinación como la del planeta es de 30 grados con relación a nuestra línea de visión, por lo que la misma alineación de la órbita del disco de polvo con la del planeta proporcionó evidencia directa que los planetas se forman a partir de discos de escombros de gas y polvo alrededor de las estrellas.
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| Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI). October 9, 2006 12:00 PM (EDT) |
La misma alineación se encuentra
en nuestro Sistema Solar, prueba que los planetas fueran creados al mismo
tiempo en el disco del Sol. Pero como ya mencionamos el Sol es una estrella de
mediana edad, 4.6 billones de años, y su disco de escombros se disipó hace
tiempo. Epsilon Eridani conserva su disco porque aun es una estrella joven de
800 millones de años.
Fue la primera vez que se observó
tanto el disco como el planeta alrededor de la estrella. El estudio fue realizado
por un equipo dirigido por G. Fritz Benedict y Barbara McArthur de Texas University.
Recursos adicionales
