Este concepto artístico representa un sistema solar lejano como el nuestro, salvo por una gran diferencia. Planetas y asteroides giran alrededor no de uno, sino de dos soles.(Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC))
Mientras estaba sentado en su despacho, Naman Bajaj contemplaba los valiosos datos que dieron lugar a la última entrega de su trío de artículos publicados, cada uno de los cuales responde de forma incremental a una pregunta muy cargada: ¿Por qué algunos discos de formación planetaria se arrastran hacia sus propias estrellas? Los tres estudios son sólidos, interesantes y, lo que es más importante, están terminados. Pero antes de cerrar la puerta a estos últimos datos, aportados por el famoso telescopio espacial James Webb, Bajaj decidió exprimirlos al máximo. Sin embargo, no esperaba abrir otra puerta.
«Mi asesor estuvo fuera un mes por una conferencia o algo así; yo sólo jugaba con los datos y me preguntaba: ‘¿Qué más puedo hacer? ¿Hay algo más que estos datos puedan decirnos?». Bajaj, astrónomo de la Universidad de Arizona, declaró a universeexpedition.com.
Pronto, haría un hallazgo brillante. Una de las estrellas a las que él y sus colaboradores habían dedicado tanto tiempo era doble, pero nadie se había dado cuenta. El cosmos, nos recuerdan constantemente, es lo suficientemente grande como para que algo tan incomprensiblemente enorme como un par de estrellas bailando vals una alrededor de la otra pueda pasar desapercibido. «Un píxel de esta imagen que estamos viendo equivale a 14 UA», explica Bajaj. Para contextualizar, una UA, o «unidad astronómica», representa la alucinante distancia entre nuestro planeta y el Sol: unos 150 millones de kilómetros (93 millones de millas). En cierto modo, es sorprendente que un ser humano pueda hacer este descubrimiento.
El rastro del papel
Para entender cómo Bajaj llegó a su conclusión, recordemos esos tres primeros trabajos. Los tres se referían a la dinámica de los discos llenos de materia alrededor de las estrellas. Es dentro de estos discos donde los planetas pueden florecer a partir de semillas rocosas o gaseosas, razón por la cual son tan interesantes para los científicos. Más concretamente, Bajaj y su equipo se rascaban la cabeza sobre cómo el material de esos discos puede a veces caer sobre las estrellas que los anclan. Es un misterio por qué ocurre esto.
«Por ejemplo», dice Bajaj, «la Tierra gira alrededor del Sol, pero no cae sobre él porque gira constantemente en esa órbita». Según las leyes de la física establecidas por Isaac Newton, si la órbita de un objeto no se interrumpe, no debería empezar a cambiar su trayectoria sin más. Así pues, el equipo razonó que quizá algo está perturbando esos discos que caen hacia el interior y no actúan por sí solos. Todo tendría sentido si los discos perdieran algo de momento angular, por ejemplo, pero para ello quizá tendrían que perder parte de su masa. Entonces, ¿cómo se produciría esa pérdida de masa?
Esta es la pregunta básica que Bajaj y sus colegas investigadores se propusieron responder.
En pocas palabras, el primer trabajo del equipo confirmó que fuertes «vientos» podrían estar desplazando material del disco verticalmente hacia arriba. El segundo artículo pretendía calcular cuánto material se aleja a través de chorros que salen disparados de los discos, que son similares a los vientos pero mucho más rápidos y estrechos. El tercer artículo, por su parte, pretendía conectar los dos primeros, comparando la pérdida de masa a través de los vientos con la pérdida de masa a través de los chorros. Pero Bajaj vio algo sospechoso en su conjunto de datos final.
El trabajo de su equipo sobre los chorros de alta energía relacionados con los discos se basó en cuatro estrellas candidatas de la región de formación estelar de Taurus, que se encuentra a unos 457 años luz de la Tierra, y una de ellas tenía un chorro que parecía… ¿demasiado perfecto? Se llama TAU 042021.
«Este objeto en particular destacaba porque era muy simétrico – es probablemente el mejor caso de simetría de chorro que hemos visto hasta ahora, creo», dijo. «La única forma de explicar este tipo de simetría es con un binario».
La simetría habla por sí sola
En este caso, el término «simetría» se utiliza en referencia a los dos lóbulos de un chorro que brota de un objeto -el lóbulo situado por encima del objeto y el lóbulo situado por debajo- que se sincronizan entre sí.
«Si los dos lados del lóbulo no tienen nada que ver entre sí, como si se movieran al azar, entonces no te dice nada: probablemente se deba al medio circundante», explica Bajaj. «Pero cuando encuentras algún tipo de simetría, o incluso antisimetría para el caso, te está diciendo algo más».
(Crédito de la imagen: N. S. Bajaj)
«Si algo le ocurre al propio disco, lo que se verá es una simetría puntual», añade Bajaj. «Siempre serán exactamente opuestos entre sí, esencialmente – pero ¿qué pasa cuando tienes un binario?».
Lo que esta simetría específica le dijo a Bajaj es que el chorro que estaba viendo asociado con TAU 042021 muy probablemente ni siquiera provenía del disco planetario de la estrella. Probablemente salía de otra estrella que orbitaba alrededor de la original.
«Mi primera reacción fue: “Oh, esto es increíble”», dice Bajaj. «Técnicamente, este sería mi primer descubrimiento en cierto sentido, así que estaba muy emocionada, pero al mismo tiempo pensaba: Pero, ¿qué sé yo?».
El siguiente paso, por supuesto, era probar su hipótesis en la medida de lo posible; decidió utilizar modelos de binarias conocidas para asegurarse de que todo cuadraba. Y así fue: «En algún momento, había mirado lo suficiente en la literatura para saber que esto es real».
Especificaciones estelares
El hecho de que Bajaj estuviera observando una relación de un píxel a 14-AU en su conjunto de datos, combinado con el hecho de que ambas estrellas en la binaria recién encontrada son infantes que no han comenzado sus procesos de fusión nuclear del núcleo – no hay una tonelada que sepamos sobre los temas estelares. Pero sí sabemos algo.
Por ejemplo, sabemos que las estrellas están separadas por una distancia de 1,35 UA, que en realidad es bastante cercana en términos astronómicos. Si te lo imaginas, eso significa que las dos estrellas están sólo un poco más lejos que la Tierra y el Sol. También sabemos que la masa de una de las estrellas debería ser de unas 0,33 masas solares, mientras que la de la otra debería ser de unas 0,07 masas solares. Recuerda, son estrellas bebé, así que no es como si dos objetos del tamaño del Sol estuvieran tan cerca. Y, fascinantemente, Bajaj resolvió que el disco alrededor del sistema es realmente (realmente) grueso: hasta 250 UA en granos de polvo de tamaño micrónico. «Esto corresponde a casi 27.000 veces el diámetro del Sol», señaló. Mientras tanto, se calcula que el diámetro del disco alcanza las 500 UA. A modo de contexto, la distancia desde el Sol hasta el extremo del Cinturón de Kuiper que se extiende mucho más allá de Neptuno es de sólo unas 50 UA.
«Incluso en casos de binarias, para esta masa concreta de la estrella, creo que sigue siendo un caso atípico», dijo Bajaj sobre el enorme disco.
Este pequeño dato también podría bastar para despejar algunas investigaciones que se están llevando a cabo en la comunidad astronómica.
«Creo que la primera reacción será: “Oh, qué guay”», dijo Bajaj. «Y luego la segunda reacción será ‘Oh, estamos condenados. Nuestra investigación está condenada’».
Eso es porque el objeto TAU 042021 está bastante bien estudiado entre los físicos, incluso a través de las imágenes del telescopio espacial James Webb (JWST). Esto se debe a que, por casualidad, la posición de la Tierra en el espacio nos permite ver el disco de la estrella de perfil. Imagina que sostienes un plato de comida delante de ti, si el lado del plato está a la altura de tus ojos, lo estás viendo de canto.
Es una gran ventaja, porque las estrellas pueden volverse muy (muy) brillantes. «Independientemente de lo sensible que sea tu instrumento, puedes seguir observándola», afirma Bajaj. «A veces la estrella es demasiado brillante, por lo que no podemos observarla con grandes instrumentos como el JWST – pero aquí, ese no es el caso. Aquí, la estrella no está obstaculizando nuestra capacidad en absoluto».
Además, el disco asociado a TAU 042021 se consideraba particularmente grande incluso antes de que Bajaj se enterara de la naturaleza binaria del sistema.
«Se han realizado múltiples estudios con JWST y, sí, se verán afectados», dijo Bajaj. «Muchos de ellos tienen que ver con el modelado de lo que ocurre en el disco».
Si estás tratando de modelar la evolución o el comportamiento del disco, explicó, entonces es crucial saber si hay una estrella o dos estrellas en el centro. También señala que es probable que haya un mayor espacio entre la zona estelar central y el comienzo de la sección interior del disco de lo que se había previsto anteriormente. «En sus modelos», dijo, »el disco comenzaría a 1,2 UA, pero ahora el disco tiene que comenzar a 4 UA. Así que ahí hay una gran brecha, y eso llevará a muchas cosas diferentes».
En medio de este posible caos, Bajaj espera seguir estudiando el conjunto de datos que una vez pensó que ya estaba listo para abandonar. Está estudiando los entresijos de las otras tres estrellas, y tiene la corazonada de que una de ellas también es una binaria sorpresa. También está interesado en saber si podría haber más de un chorro en el sistema TAU 042021, tal vez uno procedente de cada estrella de su centro, y está tratando de averiguar si el telescopio espacial SPHEREx de la NASA, lanzado recientemente, puede ayudar en este sentido. Las preguntas son interminables, y conviene recordar que el Telescopio Espacial James Webb se construyó para inspirar estas ideas. Realmente ha cumplido su promesa.
Como dice Bajaj: «Estos conjuntos de datos del telescopio espacial James Webb son tan hermosos».
