A unos 70 años luz de la Tierra, una estrella conocida como Kappa Tucanae A ha desconcertado a los astrónomos durante mucho tiempo. Está rodeado de polvo calentado a más de 1.000 grados Fahrenheit, que brilla intensamente mientras orbita muy cerca de la estrella. En tales condiciones, el polvo no debería sobrevivir. Debería evaporarse o ser expulsado por la radiación de la estrella en un corto período de tiempo.
Ahora, investigadores de la Universidad de Arizona creen haber encontrado una pieza faltante importante. Identificaron una estrella compañera que pasa repetidamente por la misma región donde reside este polvo inusualmente caliente.
Un descubrimiento sin precedentes
Se publican los resultados La revista astronómica y dirigido por Thomas Stuba, investigador asociado postdoctoral en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona. Utilizando el instrumento MATISSE del Observatorio Europeo Austral, el equipo logró la detección de mayor contraste de una estrella compañera jamás registrada con esta técnica.
El descubrimiento proporciona a los científicos un “laboratorio” natural poco común para estudiar el polvo exozodiacal caliente. Ese polvo ha sido un obstáculo importante en la búsqueda de planetas similares a la Tierra alrededor de otras estrellas.
¿Por qué es tan confuso el polvo exozodiacal caliente?
El polvo exozodiacal caliente desafía las suposiciones básicas sobre cómo se comportan los sistemas planetarios. Las partículas son increíblemente pequeñas, comparables al humo de un incendio, y orbitan muy cerca de su estrella. El intenso calor y la radiación en esta región deberían destruir el polvo casi de inmediato.
“Si vemos una cantidad tan grande de polvo, es necesario reemplazarlo rápidamente o debe haber algún mecanismo que extienda la vida útil del polvo”, dijo Stuber.
Otro mundo es un problema de encontrar.
El misterio se vuelve más importante porque a menudo aparece polvo caliente alrededor de estrellas que los científicos esperan que puedan albergar planetas similares a la Tierra. El planeado Observatorio de Mundos Habitables (HWO) de la NASA, cuyo lanzamiento se espera para la década de 2040, está diseñado para interceptar la luz de las estrellas utilizando coronógrafos avanzados para que se puedan ver los planetas débiles.
El polvo caliente interfiere con este proceso mediante lo que los investigadores llaman “fuga coronográfica”: luz dispersa que puede ocultar señales de mundos potencialmente habitables. Aprender de dónde proviene este polvo y cómo se comporta será esencial para futuras misiones de búsqueda de planetas.
Una sorpresa revelada por la interferometría
Para investigar el sistema más de cerca, el equipo de Stauber utilizó interferometría, un método que combina la luz de múltiples telescopios para simular uno mucho más grande. Los investigadores observaron Kappa Tucane A repetidamente entre 2022 y 2024.
Inicialmente, el equipo internacional planeó rastrear los cambios en el polvo a lo largo del tiempo. En cambio, descubrieron algo inesperado: una estrella compañera que se movía en una órbita muy alargada. En su máxima aproximación, se acerca a 0,3 AU de la estrella madre, lo más cerca que lo está cualquier planeta de nuestro sistema solar del Sol.
Un laboratorio estelar toma forma
Según Stuber, este descubrimiento cambia la forma en que los científicos ven todo el sistema. En lugar de ser un simple misterio, Kappa Tucanae A ahora sirve como un entorno complejo para estudiar interacciones estelares extremas. La estrella compañera se aleja del sistema antes de regresar a través de la región interior llena de polvo.
“Básicamente no hay manera de que este compañero no esté de alguna manera conectado con esa producción de polvo”, dijo el astrónomo asociado del Observatorio Steward Steve Ertel, coautor del estudio. “Debe interactuar dinámicamente con el polvo”.
Décadas de experiencia técnica
El progreso refleja años de liderazgo en interferometría en el Observatorio Steward. Su interferómetro del Gran Telescopio Binocular (LBTI), financiado por la NASA y ubicado en el Monte Graham, revolucionó el estudio del polvo exozodiacal cálido, que es menos extremo que el polvo caliente observado alrededor de Kappa Tucana A.
La estabilidad y sensibilidad del instrumento han ayudado a establecer a Steward como un centro global para la investigación del polvo exozodiacal. Este éxito atrajo un importante apoyo de la NASA, la Fundación Nacional de Ciencias y donantes privados y colocó al observatorio a la vanguardia de la ciencia de exoplanetas.
Construyendo la próxima generación de herramientas
Esa experiencia está dando forma ahora a la tecnología del futuro. Los investigadores de Steward están contribuyendo a un nuevo interferómetro de anulación europeo que será 50 veces más sensible que los instrumentos anteriores.
La conexión es tanto personal como técnica. Denis Defray, quien dirigió el desarrollo del instrumento europeo, se formó anteriormente como investigador postdoctoral en el Observatorio Steward y ayudó a desarrollar LBTI.
“Steward se ha consolidado como líder mundial en este tipo de investigación, que es realmente importante para la obtención de imágenes exo-Tierras”, dijo Ertel, quien recibió una subvención de la NASA para estudiar el polvo exozodiacal utilizando el nuevo instrumento.
Nuevas formas de entender el polvo cósmico
El sistema Kappa Tucanae A abre muchas nuevas oportunidades de investigación. Al examinar cómo interactúa la estrella compañera con el polvo, los científicos esperan aprender más sobre de dónde proviene el polvo caliente, de qué está hecho, qué tan grandes son las partículas y cómo se distribuyen.
El trabajo podría aclarar si los campos magnéticos atrapan partículas de polvo cargadas, como sugirieron los investigadores de Steward, Georg Riecke y Andreas Gaspar. Esto podría probar si la frecuente actividad cometaria repone el polvo, un proceso estudiado por la investigadora de Steward Virginie Faramaz-Gorka, quien también es coautora del artículo. También pueden estar en juego otros mecanismos físicos completamente diferentes.
Mirando hacia futuros descubrimientos
Los hallazgos sugieren que otras estrellas con polvo caliente también pueden albergar compañeras ocultas. Los investigadores del Observatorio Steward ahora planean reexaminar los sistemas que han observado en el pasado, en busca de estrellas pasadas por alto.
A medida que se acerca el lanzamiento del Observatorio de Mundos Habitables de la NASA, descubrimientos como estos proporcionan información esencial sobre los entornos que encontrarán los astrónomos.
“Teniendo en cuenta que el sistema Kappa Tucanai A ha sido visto muchas veces antes, no esperábamos encontrar esta estrella compañera”, dijo Stuber. “Esto hace que este sistema único sea aún más emocionante ahora que abre nuevas vías para explorar el misterioso polvo exozodiacal caliente”.
