Nuestro sistema solar comenzó como una nube de gas y polvo. Con el tiempo, la gravedad haló lentamente estos bits juntos en el Sol y los planetas que hoy reconocemos. Si bien no todos los sistemas son amigables con la vida, los astrónomos quieren reconstruir cómo se forman estos sistemas.
La nube de polvo L183, identificado como una región probable de futuros sistemas solares, fue fotografiada por el telescopio espacial Spitzer de la investigación publicada en 2010. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Observatorio de París / CNRS
Un reto para esta investigación es la opacidad de nubes de polvo a longitudes de onda ópticas (las que los seres humanos pueden ver esto). Así, los astrónomos están experimentando con diferentes longitudes de onda, tales como luz infrarroja, para ver mejor el centro de las nubes de polvo densas, donde las estrellas jóvenes normalmente forman.
Recientemente, los astrónomos utilizaron datos de-un telescopio potente del observatorio espacial Spitzer de la NASA, lanzado en 2003, que observa el Universo en luz infrarroja para mirar una nube molecular llamada L183, que es alrededor de 360 años luz de distancia en la constelación Serpens Cauda (la serpiente). Su objetivo era ver cómo la dispersión de la luz afecta a la vista de la nube en el infrarrojo medio de la longitud de onda de 8 micrómetros (micras). En última instancia, los astrónomos esperan utilizar estos datos para obtener una mejor visión dentro de las nubes.
"Una cosa que tenemos que hacer es evaluar la masa que está sentada en el centro de la nube, que está listo para contraerse para hacer una estrella", dijo el co-autor Laurent Pagani, un investigador en el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS ) en París, Francia.
Su ex estudiante de doctorado, Charlène Lefèvre, dirigió la investigación. Su trabajo fue publicado recientemente en la revista Astronomy and Astrophysics, bajo el título: "Sobre la importancia de la dispersión a las 8 micras: Más brillante de lo que usted piensa." Los fondos para esta investigación vinieron del CNRS y el gobierno francés.
Un reto para esta investigación es la opacidad de nubes de polvo a longitudes de onda ópticas (las que los seres humanos pueden ver esto). Así, los astrónomos están experimentando con diferentes longitudes de onda, tales como luz infrarroja, para ver mejor el centro de las nubes de polvo densas, donde las estrellas jóvenes normalmente forman.
Recientemente, los astrónomos utilizaron datos de-un telescopio potente del observatorio espacial Spitzer de la NASA, lanzado en 2003, que observa el Universo en luz infrarroja para mirar una nube molecular llamada L183, que es alrededor de 360 años luz de distancia en la constelación Serpens Cauda (la serpiente). Su objetivo era ver cómo la dispersión de la luz afecta a la vista de la nube en el infrarrojo medio de la longitud de onda de 8 micrómetros (micras). En última instancia, los astrónomos esperan utilizar estos datos para obtener una mejor visión dentro de las nubes.
"Una cosa que tenemos que hacer es evaluar la masa que está sentada en el centro de la nube, que está listo para contraerse para hacer una estrella", dijo el co-autor Laurent Pagani, un investigador en el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS ) en París, Francia.
Su ex estudiante de doctorado, Charlène Lefèvre, dirigió la investigación. Su trabajo fue publicado recientemente en la revista Astronomy and Astrophysics, bajo el título: "Sobre la importancia de la dispersión a las 8 micras: Más brillante de lo que usted piensa." Los fondos para esta investigación vinieron del CNRS y el gobierno francés.
Penetrando el polvo
Las nubes de polvo son difíciles de ver a través, no sólo a causa del polvo en sí, sino también debido a que los gases presentes no son muy visibles en los telescopios de observación en el infrarrojo. Las nubes se componen principalmente de hidrógeno y helio, que emiten ninguna radiación en las longitudes de onda infrarrojas o milimétricas. Estos dos elementos constituyen el 98 por ciento de la masa de la nube, es decir, la mayor parte está escapando cualquier tipo de medición.
Para solucionar este problema de medición, los astrónomos usan proxies como el polvo. El polvo es más o menos 1 por ciento de la masa de la nube, pero se mide mejor en los bordes de la nube. la abundancia de polvo se puede inferir a través de la extinción de la luz estelar. Ya que también puede medir la cantidad de hidrógeno molecular a través de absorción ultravioleta en el borde de las nubes, la abundancia de polvo se deriva con respecto al hidrógeno molecular. Una vez "calibrada", la masa de polvo se mide a través de la nube, que proporciona el hidrógeno molecular del gas y la masa de nubes.
Para este proyecto, Pagani y su equipo trataron de medir la cantidad de absorción de polvo a 8 micras para la nube L183. Es común encontrar la luz en esta longitud de onda a lo largo de la galaxia, por lo que es una herramienta de medición potencial de diferentes nubes. Mediante la medición de la absorción, los científicos pueden estimar la cantidad de luz que viene de la parte delantera de la nube a la parte posterior de la nube; en otras palabras, por la cantidad se disminuye la luz del fondo.
De este modo, los astrónomos esperan obtener una mejor comprensión sobre cómo se forman las estrellas jóvenes. Otros estudios, sin relación de las nubes de polvo también están buscando en donde los elementos, incluyendo los que están agrupados en moléculas asociadas con la vida, como el agua, están situados en sistemas solares jóvenes.
Esta nube muestra estrellas jóvenes que nacen en medio del polvo y gas. La imagen fue tomada en 2010 por el Ancho-campo de la NASA Infrared Survey Explorer (WISE). Crédito: NASA / JPL-Caltech / UCLA
Más misterios
El método parece funcionar, pero hay limitaciones, los investigadores llegaron a la conclusión. Diferentes tipos de nubes de polvo parecen ser más o menos sensibles a diferentes longitudes de onda de la luz, por lo que es difícil ver lo que está dentro de esta región.
"No sólo es la absorción, sino también la dispersión [en L183], y esta dispersión disminuye el contraste", dijo Pagani. "Tienes la luz que es absorbida por el polvo, pero el polvo también está emitiendo o dispersar la luz hacia el observador. Se ve menos profundo de lo que realmente es, si usted no toma en cuenta la dispersión".
Lefèvre fue capaz de utilizar el modelo de dispersión de 8 micrones correctamente para adaptarse a otras observaciones de la nube. Sin embargo, si trataba de observar el uso de otras longitudes de onda, tales como 100 micras o 200 micras-vio una imagen muy diferente en relación con la absorción de polvo. Es posible que algunas de las mediciones se vieron afectados por el hielo en el polvo, que no se explica por su modelo de transferencia radiativa, dijo Pagani.
Se requerirá más trabajo. Los dos investigadores (Lefèvre es ahora un investigador post-doctoral en la IRAM, el Instituto Internacional para Millimeter Radio-Astronomía pero sigue trabajando con Pagani) están utilizando más tipos de grano para probar diferentes métodos para medir las nubes a diferentes longitudes de onda. "Si esto funciona, sabemos qué tipo de granos trabajar en las nubes", dijo Pagani. "Si esto no funciona, tenemos que hablar con los teóricos de modificar [los modelos] para adaptarse a las observaciones."
Más misterios
El método parece funcionar, pero hay limitaciones, los investigadores llegaron a la conclusión. Diferentes tipos de nubes de polvo parecen ser más o menos sensibles a diferentes longitudes de onda de la luz, por lo que es difícil ver lo que está dentro de esta región.
"No sólo es la absorción, sino también la dispersión [en L183], y esta dispersión disminuye el contraste", dijo Pagani. "Tienes la luz que es absorbida por el polvo, pero el polvo también está emitiendo o dispersar la luz hacia el observador. Se ve menos profundo de lo que realmente es, si usted no toma en cuenta la dispersión".
Lefèvre fue capaz de utilizar el modelo de dispersión de 8 micrones correctamente para adaptarse a otras observaciones de la nube. Sin embargo, si trataba de observar el uso de otras longitudes de onda, tales como 100 micras o 200 micras-vio una imagen muy diferente en relación con la absorción de polvo. Es posible que algunas de las mediciones se vieron afectados por el hielo en el polvo, que no se explica por su modelo de transferencia radiativa, dijo Pagani.
Se requerirá más trabajo. Los dos investigadores (Lefèvre es ahora un investigador post-doctoral en la IRAM, el Instituto Internacional para Millimeter Radio-Astronomía pero sigue trabajando con Pagani) están utilizando más tipos de grano para probar diferentes métodos para medir las nubes a diferentes longitudes de onda. "Si esto funciona, sabemos qué tipo de granos trabajar en las nubes", dijo Pagani. "Si esto no funciona, tenemos que hablar con los teóricos de modificar [los modelos] para adaptarse a las observaciones."
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